欠秩三自由度并联机构瞬时运动的主螺旋分析

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该文就是以螺旋理论特别是主螺旋理论为主要武器研究欠秩机构的瞬时运动学性质,方跃法和黄真法首先把机构的雅可比矩阵与主螺旋联系起来,找到了一条应用主螺旋分析机构运动特性的道路.在建立欠秩三自由度并联机构的一阶影响系数矩阵时,引进了虚拟机构法,该方法对建立少自由度并联机器人的雅可比矩阵具有通用性.提出了一种识别空间三自由度并联机构主螺旋的二次曲面分解理论和方法.首先建立了三自由度并联机器人的所有运动螺旋轴线在空间分布的二次曲面方程,在此基础上利用二次曲面退化的性质识别了其主螺旋节距,进而确定了螺旋三系中所有的运动螺旋节距的取值范围和螺旋轴线在空间的分布.该文系统地研究了这17种螺旋型的每一种的几何特征,从几何上具体描绘每种类型的所有螺旋轴线在主坐标系下的空间分布规律,发展了Hunt的分类理论.以上述理论为武器首先分析典型的3-RPS并联平台机构,分别应用二次曲线分解理论和二次曲面分解理论,识别了该机构在三种位形下的主螺旋.研究了每种位形下的输出运动螺旋的节距与输入之间的关系以及所有相同节距的运动螺旋轴线在空间的分布.研究了另一种新的空间三自由度3-RPS并联角台机构,分别用二次曲线和二次曲面分解法识别该机构在三种位形下的主螺旋,绘制了其在每种位形下的输出运动螺旋的节距与输入之间的平面图以及具有相同节距的所有运动螺旋轴线在每种位形下的空间分布的立体图.该文中还用反螺旋理论研究了六自由度和五自由度工业机器人的瞬时运动,给出了它们在正常位形和特殊位形下的受约束的运动和存在的运动,以及它们在所有运动参数的不同组合下的反螺旋及存在运动螺旋系的一般表达式和转动轴线存在的子空间.
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