發(fā)布時(shí)間：2017-03-18 11:08

  本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)仿生式人工髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的奇異性及其規(guī)避研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)靈活、累積誤差小、承載能力大等諸多優(yōu)點(diǎn),在各領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用越來越廣泛。但同時(shí),復(fù)雜的奇異性成為限制其應(yīng)用的固有缺陷,一直以來是并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文以一種新型并聯(lián)仿生式人工髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的核心運(yùn)動(dòng)模塊—3SPS+1PS空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)為研究對象,深入研究其奇異性的相關(guān)理論和規(guī)避方法,為其有效控制以及安全穩(wěn)定運(yùn)行提供理論支撐和解決方法。全文工作概括如下:(1)通過構(gòu)型分岔特性分析奇異作用機(jī)理。建立了試驗(yàn)機(jī)位置正解的解析模型,得到了只含單一變量的高次輸入輸出運(yùn)動(dòng)方程,保障了位置正解的完備性;在此基礎(chǔ)上,借助對單分岔變量時(shí)的構(gòu)型分岔特性分析了試驗(yàn)機(jī)在奇異點(diǎn)附近的運(yùn)動(dòng)行為和失控自由度的發(fā)生機(jī)理,并通過三維模型運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證;提出了一種衡量并聯(lián)機(jī)構(gòu)在分岔點(diǎn)附近構(gòu)型穩(wěn)定性的指標(biāo),用于判定機(jī)構(gòu)自由度失控的難易程度,并通過等效運(yùn)動(dòng)的方式對失控自由度的方向和幅度進(jìn)行了判定。(2)從不同角度對奇異進(jìn)行識別和判定�；谘趴杀染仃嚨玫搅宋蛔藚�(shù)的奇異軌跡;基于位置正解的封閉解對構(gòu)型空間進(jìn)行了分析,依據(jù)分布情況與奇異性定義了基本構(gòu)型空間和特殊構(gòu)型空間,發(fā)現(xiàn)實(shí)際中試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)型只會(huì)落入基本構(gòu)型空間,而該空間內(nèi)奇異曲面退化為單一曲面;通過證明將試驗(yàn)機(jī)的奇異條件轉(zhuǎn)化為在位置正解模型中得到的單一輸入輸出方程在實(shí)數(shù)域內(nèi)出現(xiàn)重根,據(jù)此得到了輸入?yún)?shù)的奇異條件方程,以及基本構(gòu)型空間內(nèi)輸入?yún)?shù)的奇異曲面;針對試驗(yàn)機(jī)模擬髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的工作路徑,發(fā)現(xiàn)其兩次穿越奇異曲面。(3)對試驗(yàn)機(jī)相關(guān)性能進(jìn)行評價(jià),為優(yōu)化設(shè)計(jì)以及合理規(guī)劃任務(wù)空間提供理論依據(jù)�；谘趴杀染仃囈来味x了試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞指標(biāo)、靜力承載指標(biāo)和傳動(dòng)剛度指標(biāo),并考察了它們工作空間中的分布;基于虛功率原理建立了試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型,以需要驅(qū)動(dòng)力的大小以及變化是否平緩作為評價(jià)指標(biāo)之一,針對模擬髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的工作路徑進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)各支鏈驅(qū)動(dòng)力均在奇異點(diǎn)處發(fā)生突變,給試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制造成困難。(4)對模擬髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的工作路徑進(jìn)行免奇異優(yōu)化。通過設(shè)定一個(gè)虛擬的參考坐標(biāo)系,使動(dòng)平臺(tái)基于虛擬參考系完成對髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的模擬,從而使實(shí)際中的路徑避開奇異曲面。以虛擬參考系的姿態(tài)為設(shè)計(jì)變量,以工作路徑中的運(yùn)動(dòng)傳遞性能指標(biāo)均值和驅(qū)動(dòng)力均值以及標(biāo)準(zhǔn)差作為優(yōu)化目標(biāo),以可達(dá)運(yùn)動(dòng)空間為約束條件,進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的等效工作路徑?jīng)]有奇異,且運(yùn)動(dòng)傳遞性能顯著提高,驅(qū)動(dòng)力大幅變小且變化平緩。
【關(guān)鍵詞】：并聯(lián)機(jī)構(gòu) 奇異性 位置正解 性能評價(jià) 奇異規(guī)避
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-19
• 1 緒論19-30
• 1.1 課題來源和研究背景19-20
• 1.2 人工髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀22-28
• 1.4 選題意義與研究內(nèi)容28-30
• 2 構(gòu)型分岔分析30-45
• 2.1 引言30
• 2.2 位置正解分析30-36
• 2.3 構(gòu)型分岔分析36-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 3 奇異識別和判定45-58
• 3.1 引言45
• 3.2 基于位姿參數(shù)的奇異性45-47
• 3.3 基于輸入?yún)?shù)的奇異性47-53
• 3.4 仿髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑的奇異性53-56
• 3.5 本章小結(jié)56-58
• 4 性能評價(jià)58-73
• 4.1 引言58
• 4.2 運(yùn)動(dòng)傳遞58-61
• 4.3 靜力承載61-63
• 4.4 理想剛度63-64
• 4.5 驅(qū)動(dòng)力64-71
• 4.6 本章小結(jié)71-73
• 5 仿髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑的免奇異優(yōu)化73-87
• 5.1 引言73
• 5.2 優(yōu)化問題描述73-77
• 5.3 優(yōu)化方法77-82
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果分析82-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 6 全文總結(jié)87-90
• 6.1 主要結(jié)論87-88
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)88
• 6.3 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-97
• 作者簡歷97-99
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集99

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 白志富;韓先國;陳五一;;冗余驅(qū)動(dòng)消除并聯(lián)機(jī)構(gòu)奇異研究[J];航空學(xué)報(bào);2006年04期

2 陳永,嚴(yán)靜;同倫迭代法及應(yīng)用于一般6-SPS并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)正位置問題[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);1997年02期

3 張秀峰,孫立寧;精密并聯(lián)機(jī)器人控制算法及控制系統(tǒng)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2004年04期

4 李陽;程剛;馮蘭蘭;;3SPS+1PS仿生并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿正解和奇異性分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2015年05期

5 任路,宋白一,馮祖仁;一種并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人位置正解問題的加權(quán)迭代解法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

6 ;Singular Assembly Configurations and Configuration Bifurcation Characteristics of the Semi-regular Hexagons 6-6 Gough-Stewart Manipulator[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2009年06期

  本文關(guān)鍵詞：并聯(lián)仿生式人工髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的奇異性及其規(guī)避研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：254356