少自由度并联机构同性异构现象产生机理及构型优化研究

基本信息
批准号:51205289
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李彬
学科分类:
依托单位:天津理工大学
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵新华,杨玉维,孟广柱,郭玉,王永亮
关键词:
并联机构同性异构构型优化
结项摘要

Type synthesis of lower-mobility parallel mechanisms has been a hot subject and a hard point to crack in international academic, one of the main causes is that there exist isomerism phenomenon for mechanisms. This project focuses on the isomerism generating mechanism of lower-mobility parallel mechanisms and aims to clear its effects on kinematics performances and dynamics properties of the mechanisms and to design new architectures of lower-mobility parallel mechanisms with independent knowledge properties. The main contributions are as follows:.Based on screw theory and mechanism topology, the characteristic model of system structural constraint will be proposed and the corresponding constrained motion will be obtained by reciprocal relations between twists and wrenches. Further, the constraint effect of the limb acting on the moving platform will be described by limb constrain system and the combined effect of all limb constraints is going to described by mechanism constraint system. The constraint conditions for generating isomerism will be summarized though the relationship between all limb constraints and mechanism constraint system..On the basis of the above work, the performance indexes including topological configuration information and kinematics performances and dynamics properties of the mechanisms will be established for the configuration optimization. .The fruits of the project wii be good for enriching and developing the theory of lower-mobility parallel mechanisms, and of theoretical and practical values for designing new and substantive lower-mobility parallel mechanisms.

少自由度并联机构型综合问题一直是国际上的研究热点和难点,其中一个很重要的原因就是机构存在同性异构现象。本项目以少自由度并联机构为研究对象,以螺旋理论为主要工具,根据机构拓扑变换原理,建立系统结构约束特性模型,研究少自由度并联机构同性异构现象的产生机理以及其对系统运动学、动力学等操作性能的影响。在此基础上,通过揭示系统拓扑特征对分支链结构约束的影响关系,总结出少自由度并联机构产生同性异构变化的结构约束条件,建立统筹拓扑构型的机构运动学及动力学性能评价指标,进而为少自由度并联机构的拓扑构型优化提供理论依据。本项目研究成果对丰富和完善少自由度并联机器人机构学理论,发明创造出新型且有实用价值的少自由度并联机构具有重要的理论及现实意义。

项目摘要

以Delta并联机构为代表的少自由度并联机构目前已在食品包装、电子封装、多维传感器等领域得到越来越多的应用。如何设计出性能优异、符合实际工况要求的少自由度并联机构是目前国际学术界和工程界所面临的一个挑战。目前针对少自由度并联机构构型设计主要借助不同的数学手段对机构的型综合进行研究,从而获得具有不同自由度数量、不同自由度属性的少自由度并联机构。但是由于少自由度并联机构存在同性异构现象,从而导致仅仅通过型综合手段并不能够获得少自由度并联机构的所有可能构型。本项目以少自由度并联机构为研究对象,从研究组成机构的基本铰链布置开始,将机构运动支链空间布局方式变化的几何问题转化为参数取值及组合的数学问题,通过参数的不同取值和组合可得到由相同运动支链构成的不同机构构型,这为系统研究少自由度并联机构的同性异构现象奠定了理论基础。在此基础上,研究了几种典型并联机构的支链布局方式改变对其性能的影响,并通过机构支链的变异获得不同性能需求的新型少自由度并联机构,本项目研究成果对丰富和完善少自由度并联机器人机构学理论,发明创造出新型且有实用价值的少自由度并联机构具有重要的理论及现实意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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