并聯(lián)式變胞機構(gòu)構(gòu)態(tài)描述及其運動學性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的仿生關節(jié)常被設計成球形，具有3個空間轉(zhuǎn)動自由度，在遇到外界較大沖擊時，均產(chǎn)生過球心的沖擊力，結(jié)構(gòu)容易遭到破壞和損傷，影響機構(gòu)正常的工作。本學位論文基于變胞原理，提出了一種可用于仿生關節(jié)的新型并聯(lián)式變胞機構(gòu)。該機構(gòu)具有2個工作構(gòu)態(tài)，構(gòu)態(tài)1和構(gòu)態(tài)2。在構(gòu)態(tài)1下，機構(gòu)具有3個空間轉(zhuǎn)動自由度，等效于傳統(tǒng)球面仿生關節(jié)機構(gòu);在構(gòu)態(tài)2下，機構(gòu)具有1個額外的沿徑向移動自由度。當遇到外界較大沖擊時，機構(gòu)通過改變自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)由構(gòu)態(tài)1向構(gòu)態(tài)2的切換，可

2、以緩沖吸振保護機構(gòu)。
　　基于螺旋理論，分析機構(gòu)在不同構(gòu)態(tài)下的冗余約束和公共約束，根據(jù)修正的自由度計算公式得到機構(gòu)不同構(gòu)態(tài)下的自由度數(shù)。根據(jù)機構(gòu)支鏈特殊位置關系，運用矢量代數(shù)法構(gòu)建機構(gòu)運動學方程。在運動學方程的基礎上求解機構(gòu)位置逆解解析解和位置正解數(shù)值解。通過對運動學方程求導，得到機構(gòu)驅(qū)動關節(jié)到動平臺的速度映射模型和雅可比矩陣以及加速度模型，為運動學性能分析及優(yōu)化提供基礎。
　　在位置逆解的基礎上，運用Matlab軟件搜索機

3、構(gòu)的工作空間，并繪制機構(gòu)工作空間全域性能圖譜。根據(jù)雅可比矩陣秩為零研究機構(gòu)的奇異位形，通過分析雅可比矩陣秩為零的情況，得到并聯(lián)式變胞機構(gòu)發(fā)生奇異位形的條件和種類。
　　給出并聯(lián)式變胞機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的尺寸范圍，建立機構(gòu)的空間模型。在空間模型下定義機構(gòu)全域性能指標，研究機構(gòu)速度指標、承載力指標、剛度指標、靈巧度指標和結(jié)構(gòu)參數(shù)的關系，繪制相應的全域性能圖譜，根據(jù)全域性能圖譜對機構(gòu)進行優(yōu)化設計，確定樣機的結(jié)構(gòu)尺寸。
　　本論文的研究