文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
实现轨迹的混合驱动五杆机构设计理论及其实验研究
姓名:周双林
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:邹慧君
实现轨迹的混合驱动五杆机构设计理论及其实验研究要摘的方向之一。混合驱动机构的研究是可控机构的重要研究内容。本文通过将传统机构理论与机器人理论相结合,研究实现轨迹的混合驱动五杆机构,内容包括混合驱动五杆机构的驱动类型分类、柔性工作空间、奇异性特征、轨迹特性和设计模型,并进行相应的实验研究。论文共为八章,取得以下的研究成果:旌锨甯嘶沟那嘈头掷首次提出混合驱动五杆机构的驱动类型分类概念,利用两个开链二杆机构柄;无条件两曲柄;无条件单曲柄。其中无条件三衄柄有一种,无条件两曲柄有六种,无条件单曲柄有八种。混合驱动五杆机构的完全分类是本文研究内容旌锨甯嘶沟娜嵝怨ぷ骺占应用隐含数存在定理推导出混合驱动五杆机构工作空间的边界条件,即输出杆与相连的连架杆共线以及另一连杆与相连的连架杆共线。在混合驱动五杆机构完全分类的基础上,利用工作空间的边界条件分析混合驱动五杆机构各种情况的工作空间的特征及其边界曲线构成,并且进~步分析基于两种装配构型的计算算法,为混合驱动五杆机构的轨迹设计和规划提供重要的理论依据。旌锨甯嘶沟钠嬉煨蕴卣利用混合驱动五杆机构的雅可比矩阵推导出奇异性条件,即以:晶或异位形的条件。利用此条件及混合驱动五杆机构的分类,分析无条件三曲柄类型、无条件双曲柄类型和无条件单曲柄类型的奇异特征。旌锨甯嘶沟墓旒L匦可控机构是现代机构学、传感器技术、微电子学、现代控制理论、计算机和信息科学和人工智能技术等多种学科的交叉融合的产物,是现代机构学发展的工作空间和四杆机构的可装配条件得到四杆机构的分类,在此分类的基础上分析得到满足混合驱动要求的五杆机构的完全分类及相应的不等式。根据五杆机构有可能出现曲柄的个数,将混合驱动五杆机构分为三种类型:无条件三曲的重耍基础。的工作空间特征及其边界曲线构成。然后提出混合驱动五杆机构柔性工作空间如缁蛉如,岛虻目獄。首次提出混合驱动五杆机构的奇异性特性。根据四杆机构的可装配条件,得到不出现上述三种奇目:,
符,从而证明本文理论研究的正确性及混合驱动五杆机构系统的优越性。首次深入地分析研究混合驱动五杆机构的轨迹特性。分析不同柔性工作空间的混合驱动五杆机构轨迹创成的总体设计准则,然后分析混合驱动五杆机构进一步分析在整个设计极径的变化范围内,轨迹极径对极角的变化率∥的设计变化区域,为混合驱动五杆机构的轨迹设计提供重要的设计理论。根据对轨迹特性的研究,分析设计轨迹的角速度特性。通过分析可知设计轨迹的角速度只于轨迹的特性有关,对于其角加速度也只于轨迹的特性有关。旌锨甯嘶故迪止旒5纳杓首先对非连续轨迹用分段三次样条函数描述,建立二阶导数连续的连续轨迹。然后,分析混合驱动五杆机构实现轨迹的运动学及动力学,建立相应的运动学和动力学模型,并进一步得到实时可控猘马达功率的数学模型。根据对混合驱动五杆机构的运动学和动力学分析,建立五杆机构尺度未知和尺度已知的优化设计模型。由于常规的优化方法不能得到全局最优解,因此利用改进遗传算法获得优化模型的全局最优解。优化的结果表明混合驱动五杆机构系统,马达提供系统的运动柔性,而提供系统的能耗。旌锨甯嘶故迪止旒5氖笛本文以两个步进电机为原动机、以铰链五杆机构为实验载体,。在实验中的两个步进电机,一个步进电机作常速转动,另外一个步进电机作伺服输出。实验的结果表明混合驱动五杆机构能够提供输出运动的柔性。实验的结果与理论仿真结果比较相混合驱动五杆机构,驱动类型分类,柔性工作空间,奇异性特征,轨创成轨迹局部点的设计准则,提出轨迹局部点的特性。并根据这些设计约束,泶锖实时不可控关键词迹特性,设计模型,改进遗传算法
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笙二兰些堡——绪论第一章引言§机械学辭茄芯坑泄鼗挡返男阅堋⑸杓啤⒅圃臁⑹、技术及各种信息,完成满足社会、生产和科学技术发展的需求并能为机械制造系统所接受的机械设计川。机构学是机械设计所依据的最重要的基础理论科学之~.它是世纪下半叶力学与机械相结合的产物。机构学研究的对象目前仍以刚性机构系统为主,但已经包含弹性体、挠性体,引入控制手段,向机、电、光、液相结合的方向发展,以适应现代机器的设计要求‘啊薄机构学的基本内容分为机构