在传统的球面加工中刀尖的运动轨迹非真正球面曲线,而是通过插补逼近球面曲线。提出了一类具有较大工作空间的三自由度球面并联机构(SPM),其末端执行器可以沿球面曲线运动,因而可以加工出理论上真正的球面。该类SPM拥有相同运动学模型。文中给出了机构的三种具体结构,涵盖过约束和非过约束两种类型。通过适当选择机构几何约束以及末端执行器的角速度和主被动关节变量之间的关系,利用关节向量构造特殊向量来简化机构速度与加速度分析模型并得到雅可比矩阵,然后据此分析了机构的奇异性。文中给出了实现两种特定轨迹下机构各分支主动关节的角速度和角加速度变化曲线。

针对并联机构的强耦合性问题,提出了一种新型无耦合两移动并联机构,包含3条分支运动链,其中,第一条和第二条分支运动链结构相同,均为RURR型结构,第三条分支运动链为由3个轴线平行的转动副组成,且其为纯约束分支。基于螺旋理论分析了机构的自由度和输出特性;利用驱动力螺旋和封闭环矢量法建立了机构运动学模型,推导出机构的位置、速度和加速度方程;详细讨论了机构的奇异性,得出机构的奇异位形;应用Matlab和Adams软件进行运动学仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。

针对7轴协作型库卡机械臂,对其工作空间内机械臂的奇异构型进行求解和仿真分析。首先,建立机械臂的运动学模型,得到其DH参数;然后,基于螺旋理论求解机械臂的雅可比矩阵,利用螺旋互反方法求解机械臂的奇异构型;最后,基于可操作度指标和最小奇异值指标,利用机器人工具箱对机械臂末端参考点的灵巧性进行分析。结果表明,7轴协作型库卡机械臂在其工作空间内存在4种奇异条件。仿真结果进一步验证了分析的正确性,为后续的机械臂奇异性避免算法研究奠定了基础。

针对多轴联动混联加工平台的构型创新需求,综合出一种支链中含平面缩放结构单元的新型2R1T并联机构--3-P_zP_xS。提出并优选了支链构型,验证了机构自由度;推导获得了机构位置正逆解析解,便于后续的运动规划及控制;基于机构雅可比矩阵,确定了机构发生正运动学奇异的位形参数条件;采用边界搜索法获得机构可达工作空间后,确定机构具有大的转动能力。相关成果为混联高效数控加工中心的研究奠定了理论基础。

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了一种可实现两平移一转动(2T1R)输出运动的半对称并联机构,并对该机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特征进行了分析计算,表明该机构的耦合度为1。然后,基于序单开链(Single Open Chain,SOC)的运动学建模原理,求解了机构的位置正解,导出位置机构反解解析式;进一步根据导出的位置反解公式分析了该机构的工作空间及其转动能力,研究了机构发生奇异的条件;并对机构的速度及其加速度进行了仿真分析。最后,对机构应用于脚踝按摩仪的原理进行了分析。

非协调位移模式可有效改善计算精度,但对任意非规则网格常不能满足收敛性条件.根据线性边界力状态下的广义协调条件,对任意不规则四边形单元构造出一种广义协调等参元.该单元的导出考虑了线性切应力条件,使单元间位移协调条件在加权残数意义上得以满足.进一步给出了相应的广义协调应变形函数矩阵,模式紧凑而不易出现奇异性.该等参元对任意不规则四边形网格能通过分片检验,当单元为平行四边形时蜕化为Q6元.算例表明,该类型等参元精度较高,对不规则网格剖分能保持良好的数值性态.

详细介绍了小波分析的基本理论,并将其引入到钢管漏磁探伤信号的分析中,可以去除噪声、压缩数据和检测奇异性,而且为缺陷的定性和定量分析提供了新的判定方法.

利用小波变换具有空间局部化的特性和表征信号奇异性的能力,在适当尺度下刻画待检对象表面第1次超声回波信号的极大值点,从中选择最大值点作为脉冲重复频率(PRF)技术"与操作"的基准点,以满足PRF技术在消除超声多重反射时对"与操作"基准点需高精度定位的要求,从而解决传统方法对检测设备和操作条件严格一致的弊端.计算机仿真与实验研究表明提出的方法是可行的,并具有较强的鲁棒性和适用性.

提出了4-RPR型、4-RRR型、4-PRR型等三种新型无内部奇异的平面三自由度冗余驱动并联机构。运用螺旋理论分析了各机构的运动自由度,讨论了工作空间内部的非奇异性及其参数条件,建立了运动学模型,通过数值方法获得了各机构的定姿态工作空间,并通过数值仿真分析了各机构的可操作度性能指标,结果表明这三种并联机构的工作空间内部均无奇异,且具有良好的运动灵活性。

提出了一种能实现沿y轴、z轴移动和绕x轴、y轴转动的新型4自由度部分解耦并联机构,将该并联机构辅以能实现主轴x轴移动和x轴转动的动平台,共同组成一种新型并联机床构型;此机床机构特为涡轮叶片加工而设计。对机构进行了运动学分析,得到了运动学方程和雅可比矩阵;使用几何方法对机构的工作空间进行了分析,利用雅可比矩阵证明工作空间没有奇点,并获得了给定任务下的机构执行器所需行程长度。