面向变胞全过程的变胞机构等效阻力梯度约束构型综合模型与设计方法

变胞机构具有少驱动多工作构型的特点，在机械制造、航天等领域应用前景广阔，是国际机构学的研究热点之一。但目前相关的理论研究进展和其在工程方面的实用设计理论还存在较大差距。课题提出实用变胞机构在变胞全过程中的构型转换、构型保持和运动时序问题，引入变胞运动副等效阻力梯度的概念并作为约束建立构型综合模型，将约束变胞过程转化为变胞运动副等效阻力梯度调控的过程，探索实用变胞机构构型综合与设计的新理论和新方法。通过描述约束运动副的变化规律，获取变胞机构阻力梯度变化规律，并将等效阻力梯度作为约束引入对应变胞机构的无约束结构拓扑描述，从而构建约束构型综合的数学模型和设计方法，获取变胞机构拓扑结构、变胞运动副的等效阻力、约束特点、约束形式和结构形式的内在联系，揭示实用变胞机构设计的本质和内涵，建立实用变胞机构设计的理路基础，促进变胞机构学理论研究的深入及其在工程实际中的应用。

针对课题提出的实用变胞机构在变胞全过程中的构型转换、构型保持和运动时序问题，通过建立变胞运动副等效阻力梯度模型，实现了将约束变胞的全过程转化为变胞运动副等效阻力梯度调控的过程，提出了一种描述变胞机构约束力的变化规律的理论模型，建立了约束变胞机构设计的理论基础。. 提出一种模块化构造变胞机构综合理论，并给出了一种基于杆组邻接矩阵的平面机构综合新方法，实现了系统研究变胞机构结构组成问题。应用该方法首次求出包含R副和P副的II级6杆机构的所有构型为588种，2自由度7杆变胞机构的5种链接构型。. 同时，通过研究变胞运动副的约束类型和约束力变化规律，并将等效阻力梯度作为约束引入对应变胞机构的无约束结构拓扑描述，从而构建了约束构型综合的数学模型和设计方法，获取变胞机构拓扑结构、变胞运动副的等效阻力、约束特点、约束形式和结构形式的内在联系，揭示实用变胞机构设计的本质和内涵，实现了面向作业任务的、包含有约束运动副结构的变胞机构的构型综合与设计。将提出的理论和设计方法成功的应用于超高压线路维护作业机器人等变胞机构的设计，解决了工程实践中的难题，验证了提出的理论和方法的正确性和有效性。