一、基于螺旋理论的并联机构构型设计（论文文献综述）
孔一啸[1]（2021）在《基于中医推拿手法的混联机器人设计与研究》文中研究指明中医推拿作为一种较为古老的医疗外治法,源远流长、历史悠久,其在治疗疾病、养生保健方面有着显着功效。然而受诸多现实条件所制,其无法得到广泛应用与普及。研究一款基于中医推拿手法的串并混联推拿机器人,将中医推拿交给机器人来执行,不仅可将推拿师从繁重的体力劳作中解放出来,同时可使推拿手法趋于规范化、标准化,具有重大的研究及实用价值。本文通过对典型推拿手法的分析,提出串并混联推拿机器人构型设计方案并对串并混联机构拓扑结构进行设计。基于改进的Denavit-Hartenberg参数法得到串联式推拿机械臂的正向运动学方程;采用搜索法结合机械臂工作空间约束条件及正向运动学方程对推拿机械臂工作空间进行求解。采用螺旋理论及修正的Kutzbach-Grübler公式求解验证并联式推拿机械手的自由度特征;建立推拿机械手的位置反解及雅克比矩阵的数学模型;基于MATLAB及ADAMS软件对构建的数学模型进行仿真数值分析。运用极限搜索法结合位置反解模型求解推拿机械手工作空间;基于量纲一致雅克比矩阵构建了推拿机械手灵巧度指标模型,获得了灵巧度指标在工作空间中的分布规律;采用螺旋理论建立了推拿机械手运动/力传递及约束性能指标,得到了运动/力传递及约束性能指标在工作空间分布规律;基于螺旋理论及运动/力传递性能指标对推拿机械手在工作空间中奇异性进行判定。本文通过对常见推拿手法运动轨迹、手法动作、力学特征及手法操作体位等分析,提出以1P+5R串联式推拿机械臂及含恰约束支链的3-PSS/PRR并联式推拿机械手为基础的串并混联推拿机器人。通过对该推拿机器人运动学及其性能研究表明,推拿机器人工作空间可满足推拿应用工作范围要求;推拿机械手在工作空间中无奇异位形且运动/力性能及灵巧度性能良好。
贾竣臣[2]（2021）在《一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析》文中指出当前,并联机构已广泛应用于机械自动化生产行业,尤其是某些特定的场合,如物品的输送、食物的包装、快递的拾取分拣等。本文以快递行业中物品的拾放操作为应用背景,研究一种可以快速将一条传送带上的物品拾放到另一条传送带的并联拾取分拣机构。基于这种运动形式,设计出一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构,对其在机构构型、位置正逆解、运动学、静刚度和模态分析方面进行了研究并进行实例仿真,研究表明该并联机构相较于串联拾取机构有较大的刚度、工作空间和响应速度,可以满足目前物流行业对物品进行快速拾取分拣的需求。研究的主要内容概括如下:1.并联拾取机构的构型设计。结合工业拾取机构的功能需求,设计出一种具有四自由度的并联机构。基于螺旋理论的理论基础分析该并联机构具有的自由度,即该机构可以实现两种移动和两种转动的四自由度的运动方式,并通过运用改进的G-K公式来验算证明螺旋理论分析后机构设计的正确性,以及对该并联机构的驱动副的合理选取进行分析确定。2.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构进行位置分析。在建立的静态坐标系和动态坐标系的基础上,通过欧拉角的坐标转换关系,运用闭环矢量法对该并联机构的位置逆解进行模型的建立,得到机构位置逆解的方程表达式,并计算相应的逆解算例;基于粒子群算法对该并联机构进行正解算例求解,通过正逆解算例对比,以及利用MATL AB与ADAMS软件进行的理论计算与仿真验证,说明机构位置模型的正确性。3.对该4-DOF并联拾取机构进行运动学分析。在上述理论的基础上,通过求导的方法得出该并联机构的运动速度与运动加速度表达式,得到了输入与输出之间的映射关系,将使用MATLAB编程计算得到设定运动的参数变化图与虚拟样机仿真的结果进行比对,验证机构运动性能良好。利用数值搜索法求解该并联机构的可达工作空间,结果表明该机构工作空间没有空洞且连续性较好,能够满足拾取工作的设计要求。4.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行有限元分析。基于Solidworks三维制图软件和ANSYS Workbench有限元分析软件对机构大的有限元静刚度和模态进行分析,通过Solidworks软件建立的并联机构三维模型导入到ANSYS Workbench中进行相关分析计算,得到机构在五种典型的位姿下的变形云图和前六阶固有频率以及相应的振型云图,经过分析表明:该机构在构型设计上存在薄弱环节,为后续的结构优化设计提供了依据。5.对该（2-RRR&RPR+R）&URS并联拾取机构进行运动实例仿真。这里将Solid works软件建立的三维模型文件导入ADAMS软件中进行仿真模拟,设定一定的运动轨迹并添加相应的驱动来仿真机构的拾取动作,通过仿真结果曲线表明:该并联拾取机构能够完成预期的运动,在X-Z平面内可以实现连续的点运动,满足拾取动作的运动范围,进一步验证了设计的可行性。
李卓[3]（2021）在《六自由度并联调姿装备数字化设计研究》文中指出人类对外太空的探索在不断加速,我国的航天事业亦在高速发展。大型航天设备大体积、重载荷、高精度的特点以及航天器大部件间的精确对接装配需求,决定了其装配装备应具备空间六自由度精准调姿的功能。而六自由度并联调姿机构的设计存在应用场景复杂、创新设计周期长、方案评价理论缺乏、方案改进设计依赖设计者经验等问题。本文以缩短设计周期为目标,从力学及运动学性能需求出发,以构型综合为工具,开展快速创新设计的理论及方法研究。首先,创建计算机辅助设计六自由度单支链构型库的创新设计方法。针对创新设计周期的不足,参考学习现有的并联机构构型综合理论,重新构建一种计算机辅助六自由度并联机构构型综合的设计方法,利用数学中的不等式方程组,提出六自由度单支链的组合条件约束。给出六自由度单支链数学表达定义,通过编程求解得到六自由度单支链构型库。其次,研究基于功能条件筛选六自由度单支链的方法。选择现有的对串联机构的仿真评价方法,仿真并分析六自由度单支链库中的基础单支链性能,并利用数学建模的方法构建出六自由度单支链的评价系统,为研究满足目标条件的六自由度并联机构设计提供单支链构型依据。进而,确定目标六自由度并联构型。将六自由度并联机构的承载能力作为约束条件,研究筛选出包括单支链运动副顺序以及单支链数量的六自由度并联构型的方法。利用现有并联构型的承载极大值和极小值,对所提出的几个六自由度并联机构进行评价,筛选出满足目标要求的相对优化的六自由度并联机构。通过对具体应用环境和具体目标要求的分析,依据工程实际对构型进行改进优化,提出最终选定的六自由度并联机构结构。最后,智能创新设计方法实例验证。根据六自由度并联机构构型创新设计算法流程,以实际工程项目为案例,进行设计,解决其高承载,低矮空间等问题。通过实例分析,验证设计方法的可行性及设计周期的时效性。
苏开兴[4]（2021）在《具有驱动容错性的冗余并联机构构型综合与评价》文中指出并联机构的运动依赖于多分支多驱动的共同作用,任何一个分支驱动发生驱动故障问题都会对整个并联机构的运行产生不利影响,如何降低驱动故障对机构的影响需要研究机构的驱动容错性能。因此,机构驱动故障与驱动容错性能问题是并联机器人研究中十分重要的问题。驱动力失效是并联机构主要的驱动故障之一,研究并联机构驱动力失效相应地提高驱动容错性能是十分必要的。本文的研究目的在于利用螺旋理论建立一种可评价分支驱动力失效对并联机构可操作性能影响的指标,为研究并联机构的驱动容错性问题奠定评价基础;进一步,基于螺旋理论和该指标提出一种并联机构构型综合方法,可综合出针对分支驱动力失效的具有驱动容错性的冗余并联机构新构型,为研究并联机构的驱动容错问题提供参考。首先,梳理了并联机构常见的驱动故障及原因,总结了驱动故障容错方法;基于螺旋理论研究了并联机构约束空间和驱动空间的性质,提出了基于雅克比矩阵的反映驱动力失效程度的可操作性失效度指标。其次,以3-RPS并联机构为案例分析了非冗余并联机构的可操作性失效度问题;分析了常见运动副的驱动力螺旋特点,基于驱动空间性质总结了分析驱动力失效的驱动“同一性”条件,提出了针对驱动力失效的具有驱动容错性的冗余并联机构构型综合方法。然后,基于提出的构型综合方法,针对任一单分支驱动力失效的情况,选择三转动自由度和二转一移自由度类并联机构进行了构型综合,得到了两类三转动自由度和一类二转一移自由度具有驱动容错性的冗余并联机构新构型。最后,选择综合出的（4-RRR）Ⅰ、4-UPS/S和3-UPU/UPS冗余并联机构为案例,建立了机构的运动学模型,利用提出的可操作性失效度指标分析了案例机构在任一单分支驱动力失效时的驱动容错性。
张伟[5]（2020）在《2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构构型设计与研究》文中研究说明作为机器人的一部分,并联机构具有精度高,承载能力强,柔韧性好等特点,越来越受到许多专家的重视。最初的并联机构一般拥有六个支链的六自由度机构,最为典型的为Steward并联机构,由于它本身构型特点,其在工作时会产生支链之间相互干涉与奇异性等问题,而少自由度并联机构是并联机构的一个重要分支,由于少自由度并联机构结构简单、工作空间相对而言较大,在特定场合可以完成六自由度无法完成的工作。针对少自由度并联机构优点与可研究的价值性,提出了 2RPS/2SPC与2RPS/2SPU两种并联机构,这两种并联机构自由度都为两平移两转动（2T2R）,其相同构型对称布置,并对两种机构进行自由度分析、运动学分析、工作空间分析,并把两种机构应用于液压支架并进行模态分析与围岩耦合分析,得出两种机构设计的合理性与可行性。首先,运用拓扑结构理论对两种机构构型进行分析,得出两种机构自由度特性都为两平移与两转动（2T2R）,并对两种机构是否存在消极运动副进行判断,确定了两种机构的移动副都可以作为驱动副,根据基本运动链理论,进行机构的耦合度计算;运用螺旋理论分析两种机构自由度特性,并利用修正的G-K公式计算出两种机构的自由度,三种方法求出的自由度数都相同。其次,进行机构运动学分析,首先利用空间坐标变换矩阵对2RPS/2SPC并联机构进行位置反解,在位置反解的基础上得到已知四条支链的长度,然后进行位置正解;利用封闭矢量法对2RPS/2SPU并联机构进行位置反解,接着同样进行机构的正解。再运用Adams软件对并联机构进行运动学仿真,并利用并联机构反解公式在MATLAB中进行仿真,仿真得到的图形与在Adams中反解得到的图形进行比较,验证了理论求解的正确性。接着,通过极限边界搜索法求出了 2RPS/2SPC与2RPS/2SPU两种并联机构工作空间,生成工作空间三维图形与投影在坐标平面上的二维图形,两种机构工作空间都是呈对称结构,这与机构构型布置相一致。最后,把两种并联机构应用于液压支架,对2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构进行了模态分析、预应力模态分析与瞬态动力学分析,得出两种机构共振频率、变形量及围岩耦合情况,为两种机构在少自由度并联液压支架上的应用提供一定理论仿真依据,少自由度并联液压支架增加了自由度数,增大了抗侧向载荷的能力,稳定性更好。图[101]表[8]参[82]
孙鹏[6]（2020）在《一种新型混联冗余仿人机械臂的运动特性分析与设计》文中研究指明仿人机械臂作为人机共融领域最常见、最重要的执行器,不仅可以完成焊接、搬运、投掷等一系列活动,还可以配合人类完成制造工厂结构化环境之外的具体任务。随着生产需求的发展和服务对象的变化,对机械臂的灵敏度和可操作性的要求也越来越高。因此,为解决典型机械臂固有特性的限制,实现轻量级灵巧臂的设计及应用,本文提出了一种串并混联冗余仿人机械臂,并对串并混联机构的运动学、动力学和性能优化等方面展开相关研究。主要内容如下:基于人体手臂的运动解剖分析,制定了仿人机械臂的设计指标,并根据构型综合的GF集理论对机械臂进行了关节布置和自由度分配。其中仿人肩关节以2自由度球面5R并联机构为原型,仿人肘关节选型为3自由度串联机构,仿人腕关节以3自由度球面3-RRP并联机构为原型。根据修正的Grübler-Kutzbach公式,分析了各个关节的自由度性质,验证了所选用的关节构型能够满足设计指标所提出的动作要求。应用现代数学工具（如旋量理论,指数积公式,李群李代数和虚功原理等）,对混联机构的运动学展开研究,推导归纳出广义的分析方法。基于广义坐标系和指数积公式建立了位置正解思路;利用Paden-Kahan子问题解决了位置反解问题,并分析了反解的辨识问题;根据旋量理论和李群李代数推导了运动学传递的雅可比矩阵和海森矩阵。以本文提出的串并混联冗余仿人机械臂为例,详细展示了混联机构的运动学分析过程,为其动力学建模和性能优化提供理论基础。利用本文建立的直观简洁的运动学传递模型,得出了杆件运动学传递矩阵,并基于虚功原理推导了该机械臂的标准化动力学模型公式。根据3种不同的运动工况,分析了加速度力矩、科氏力矩和重力矩在动力学模型中的贡献特点。仿真结果表明,进行动力学模型的简化计算时,不能简单的忽略科氏力和加速度的贡献,这为动力学模型的参数辨识提供理论基础。根据仿人机械臂的运动传递特点,分布式设定了机构的性能评价指标,规避了整机全域指标的复杂性和不适性问题。采用边界搜索法绘制了工作空间,着重分析了仿人肩关节的姿态空间、仿人肘关节的位置空间和末端平台的主动姿态空间。研究了串、并联机构传递指标的非同性,分别设定了并联肩关节、并联腕关节的传递指标和整机的线速度性能指标。针对多参数的优化设计问题,提出了一种多参数平面模型,实现了可视化优化设计过程。以工作空间和传递性能为评价指标,基于多参数平面模型,给出了仿人机械臂的结构参数优化结果,并结合机构紧凑型需求和加工装配工艺要求,最终确定了仿人机械臂的各关节的结构参数。综合本文的理论分析成果,设计组装了仿人机械臂物理样机。基于现有实验条件,设定了运动测试方案,搭建了相应的实验研究平台,并基于驱动电机的运动控制模式建立了测试控制系统。通过对测试数据进行分析,验证了物理样机构型的合理性及其运动性能与理论分析的一致性。最后,总结归纳了目前研究的不足之处,为今后的研究工作指明了方向。
张海强[7]（2020）在《面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究》文中进行了进一步梳理本文面向航空航天领域高端智能装备发展重大战略需求,针对航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工问题,开展基于大工作空间串并混联加工装备的构型设计与性能研究。根据复杂曲面加工的功能自由度要求,采用具有两转动自由度的1T2R、2T2R和3T2R三类少自由度并联机构作为主执行机构,侧重研究1T2R、2T2R和3T2R三类并联机构的构型综合,提出了一种新型的1T2R过约束并联机构,设计了串接直线导轨、环形导轨或工业机器人的混联构型设计加工方案,以应用于复杂曲面加工的2RPU-2SPR过约束并联机构为研究对象,对其进行自由度分析、运动学和动力学建模、性能分析与评价、多目标协同优化,并在最优结构参数基础上进行轨迹追踪控制研究,完成了虚拟样机数字化仿真分析,基于物理试验样机开展试验性能测试,以验证控制器的轨迹追踪性能,研究结果能够为并联机构在复杂曲面加工应用中提供理论指导。其主要研究内容如下:（1）以复杂曲面加工任务需求为导向的混联机构构型设计研究。根据航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工的任务要求,确定混联加工装备中所需的并联机构功能自由度数目,基于螺旋理论的约束螺旋综合法提出了少自由度过约束并联机构的构型综合设计流程,对面向复杂曲面加工的少自由度并联机构进行系统地研究,利用运动螺旋与力螺旋、运动与约束的对偶关系,确定机构中运动副的类型和配置方式以及支链内关节轴线的约束几何关系,构型综合出受约束力/力偶的典型运动支链,利用Grassmann线几何性质判断约束力/力偶相关性,进而构型出具有两个转动自由度的1T2R、2T2R和3T2R三类满足功能自由度要求和运动特性的少自由度过约束并联机构。（2）根据结构相似性和功能相关性类比设计选型原则,提出了一种应用于复杂曲面加工的新型冗余驱动2RPU-2SPR过约束并联机构,对其进行运动学和动力学数学建模。首先,基于螺旋理论,对该机构进行自由度和运动特性分析,并利用修正的Grübler Kutzbach（G-K）公式进行自由度计算,确定该机构为1T2R三自由度冗余驱动过约束并联机构。其次,基于封闭矢量法,建立该机构的运动学方程,对其进行速度和加速度分析,建立表征驱动关节与动平台广义参数之间速度和加速度映射关系的雅可比矩阵和海赛矩阵。最后,基于虚功原理,建立该机构的动力学方程,并通过Recur Dyn和Simulink进行力/位混合驱动联合仿真验证了机构运动学和动力学理论推导的正确性。（3）以集成化性能评价体系为一体的多目标协同优化配置算法研究。根据复杂曲面加工任务特性需求,建立了2RPU-2SPR过约束并联机构集工作空间、运动/力传递特性、刚度、运动学/动力学灵巧性、能量传递效率和惯量耦合特性等性能评价指标为一体的多目标优化设计模型,提出了改进的基于正交试验设计的多目标粒子群优化算法,引入响应面模型对2RPU-2SPR过约束并联机构进行多目标协同优化设计,兼顾机构工作空间、运动学和动力学特性以及刚度特性,绘制设计变量与目标函数的主效应图、负效应图、交互效应图以及相关性图谱,揭示了设计变量与目标函数之间的内在联系,性能评价指标的Pareto前沿表明多目标协同优化中目标函数呈非线性分布,而且指标多是相互冲突甚至相互矛盾的。（4）以提高复杂曲面加工轨迹追踪精度为目标的控制方法研究。为解决关节空间到工作空间参数映射存在的问题,提出了一种基于双目视觉传感技术的简单高效快速计算并获取工作空间动平台位姿参数的方法。在此基础上,为提高2RPU-2SPR过约束并联机构工作空间的轨迹追踪精度,提出了两种基于工作空间的自适应智能控制算法。考虑到工程实际应用中会存在一些不确定性参数、未建模误差、突变负载和外界扰动等不确定性因素,而滑模控制能够有效抵抗外界扰动和参数摄动,针对此问题提出了一种自适应模糊滑模控制算法。为进一步提高动平台同步轨迹追踪精度,引入同步耦合误差,提出了一种自适应高频同步鲁棒控制算法。通过自适应律的在线实时调整,实现了并联机构未知参数（包括质量和转动惯量）在线辨识。（5）实验验证本文提出的新构型、新方法和新技术的正确性。以2RPU-2SPR过约束并联机构物理样机为实验对象,对提出的新机构进行力/位混合控制算法进行试验研究。基于双目视觉传感技术,能够在线实时计算2RPU-2SPR过约束并联机构动平台当前的位姿,并与预期轨迹对比形成追踪误差,通过自适应控制参数的调整,能够保证机构平稳运动,且具有较高的追踪精度。试验结果能为航空航天大型工件隔热层复杂曲面加工提供一定的理论指导和技术支撑。
靳晓东[8]（2020）在《面向任务的广义并联机构的构型综合方法与应用研究》文中认为传统并联机构工作空间小、任务特异性低是限制其在工业、物流业、服务业等领域广泛应用的瓶颈问题之一。增大并联机构的工作空间,尤其是姿态工作空间,和提高并联机构的任务特异性成为并联机构研究的关键和热门技术议题。广义并联机构不再遵循传统并联机构的结构形式,从而能够克服传统并联机构的缺点且保留其优点,是提高机构性能、促进并联机构广泛应用的重要途径。由于传统并联机构构型综合方法不再适用于综合广义并联机构,提出了基于螺旋理论和李群理论的广义并联机构构型综合方法。考虑大姿态工作空间的任务要求,提出在传统约束螺旋综合流程的基础上增加两个步骤,分别为构造具有相对独立转动轴线的铰接动平台,和利用修正的自由度公式判断局部自由度并构造冗余运动链。根据集合映射,建立了基于可动闭环运动链的广义并联机构的数学模型,进一步提出了基于可动闭环运动链的广义并联机构的构型综合方法和流程。推导出面解耦纯转动自由度的充要条件,建立了基于不可动闭环链的广义并联机构综合的拓扑框架和数学模型,进而提出基于不可动闭环链的广义并联机构的构型综合流程。针对具有二维大姿态转角的3自由度1T2R并联机构的应用需求,利用提出的改进约束螺旋综合方法,设计了一类具有二维高转动性能的1T2R广义并联机构。结合2自由度串联基座滑台,构造了一类具有二维大姿态转角的5轴协作机构,适用于5轴并联机床或多向3D打印机。通过运动学分析证明了该类机构的高转动性能,并且通过解耦性研究说明了该类机构具有高转动性能的原因。针对具有多维大姿态转角和特定移动自由度的并联机构的应用需求,依赖基于可动闭环运动链的广义并联机构的构型综合方法,分别综合了1T3R、2T2R、3T1R的4自由度,和3T2R、2T3R的5自由度广义并联机构。提出利用具有高输出性能的平面闭环运动链及其衍生空间闭环链综合广义并联机构,使所设计的机构兼具平面闭环运动链的高输出性能和并联机构本身的性能优势。为设计面向多维大姿态转角和抓取、装配、分拣等任务的机构,依赖基于不可动闭环链的广义并联机构构型综合方法,构造了具有三维大姿态转角的3T3R的6自由度,和具有嵌入式末端操作器的平面3+1、空间5+1自由度的广义并联机构。分析验证了这类机构的工作空间性能,证明其具有良好的多维姿态工作空间,也证明了综合方法的有效性。搭建了两台样机,验证了这类机构的抓取特性和自由度性质,证明了综合方法的正确性。进一步地,针对工业、服务业、灾难救援等领域中面向大工作空间、高承载能力、高精度和高任务适应性的抓取、装配、分拣、搬运等任务需求,从人的手指运动功能出发,基于李群理论对3-UU并联机构进行结构演化,构造出2-UU-UPU广义并联灵巧手手指。提出了一个3指的具有2-UU-UPU并联手指的广义并联灵巧手。分析了该灵巧手的抓取方式和对物体的手内操作特性。分析了手指的工作空间,提出了针对广义并联灵巧手对物体手内操作的物体尺寸与输入输出关系的性能评价指标和分析方法。研究了该灵巧手手指的静力学特性,并研制了一台实验样机。为进一步提高广义并联灵巧手的任务适应性,从3-[P][S]类并联机构的特性出发,提出了一类2自由度并联灵巧手手指构型,并设计了具有一对对称的双滑块机构的手掌,从而构造出具有多模式的广义并联灵巧手。分析了这类灵巧手的抓取方式,证明其具有更强的任务适应性。研究了该类灵巧手在不同模式下夹持物体后的转动自由度的性质。比较了所提出的灵巧手的手指工作空间和传统拟人灵巧手手指工作空间的大小,证明了这类多模式灵巧手手指的大工作空间性能。分析了灵巧手对被夹持物体的可操作性随物体尺寸的变化关系。
李壮壮[9]（2020）在《细长结构部件加工用并联机构的设计与分析》文中研究说明近年来,我国航空航天产业不断发展,对航空航天装备的性能提出了更高的要求。为满足航空航天装备的整体性能,航空航天装备越来越多地使用细长结构部件。本论文针对传统方式在细长结构部件加工过程中存在的问题,开展了用于细长结构部件加工的并联机构的设计与分析,提出了一种2-UPS&（2-RPR）R新型大转角并联机构,并对机构进行了运动学分析、运动性能分析、动力学分析、尺寸优化、仿真分析和轨迹规划。论文研究为并联机构用于细长结构部件的加工奠定了基础,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的研究与分析如下:（1）细长结构部件加工装备的总体方案的设计。针对细长结构部件的结构特点及对加工装备提出的要求,通过对多种总体方案的对比分析和进一步优化,确定了长导轨、四自由度并联机构及转动位姿调整工作台为最终的加工方案。（2）并联机构的构型设计。结合机构应满足的自由度数及大转角、高灵巧性和高刚度的设计要求,设计出了一种2-UPS&（2-RPR）R新型大转角并联机构。利用螺旋理论计算出了机构具有4个自由度数,并利用修正的G-K公式对机构的4个自由度数进行了验证。通过分析机构的奇异位形,优化了机构的相关结构参数,并选取了4个移动副作为机构的驱动副。（3）2-UPS&（2-RPR）R并联机构的运动学、运动性能与动力学分析。主要根据闭环矢量方程,得到了机构的逆运动学模型、正运动学模型,并进一步得到了机构的雅克比矩阵。分别利用蒙特卡洛搜索法、雅克比矩阵的条件数,对机构的工作空间、奇异性、灵巧性和静刚度等运动性能进行了分析并绘制了相应的图谱。利用虚功原理,建立了机构的动力学模型。（4）2-UPS&（2-RPR）R并联机构的尺寸优化。利用非支配排序算法-II的优化方法,以工作空间和灵巧性为目标函数,对机构进行了多目标优化,得到了优化后的机构尺寸。对机构尺寸优化前后机构的工作空间和灵巧性性能进行了对比,验证了多目标优化对机构工作空间范围的扩大及灵巧性性能的提高。（5）2-UPS&（2-RPR）R并联机构的仿真分析与轨迹规划。在ADAMS软件中建立了机构的虚拟样机,并对机构进行了自由度验证、运动学仿真分析和动力学仿真分析。利用MATLAB软件对并联机构的驱动参数进行了理论计算。通过结果对比,验证了机构具有4个自由度数以及运动学分析、动力学分析和虚拟样机模型的正确性。根据实际加工要求,进行了平面内T字型运动、沿转角方向运动、圆周运动的轨迹规划,并结合三种运动轨迹,实现了完整的对细长结构部件上的圆弧表面进行加工的轨迹规划。针对设定的轨迹,分别利用ADAMS软件和MATLAB软件对机构的驱动参数进行仿真分析和理论计算,验证了机构的性能满足要求以及轨迹规划的可行性。
朱通[10]（2020）在《一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析》文中研究指明本文针对航空航天大型圆柱箱体球冠面涂层加工存在的箱体结构尺寸巨大、变形严重、凸起结构复杂等问题,开展箱体加工方法及串并混联机构的研究。提出一种基于5-PUS/（2UR）PU并联机构作为加工头的新型混联加工机构,并对其进行理论分析和尺寸优化,构建混联加工机构的虚拟样机模型,进行混联加工机构的仿真分析。论文研究最终为超大尺寸箱体球冠面的实际加工方法和加工装备的结构配置提供技术支持,具有重要的研究意义,对此进行以下研究与分析。（1）超大尺寸箱体球冠面涂层等厚加工的总体方案设计。分析加工要求和结构特点,分析加工工艺,结合实际工程需求,提出了不同的箱体球冠面涂层加工的整体组成方案,并通过对比研究分析,确定满足实际工程需求的最优加工方案。（2）箱体加工混联机构构型的设计。分析箱体球冠面涂层在加工中的要求可知,机构应满足大工作空间、高灵活性的加工需求,因此加工机构采用了举升调节装置和并联机构串接混联的结构配置形式,在竖直方向能够实现位移的三级叠加,满足大工作空间设计要求;同时,采用了局部并联加工头实时检测加工的方法,提高了加工的灵活性。通过计算得到机构自由度为5,满足加工要求。（3）新型混联加工机构运动学和动力学分析。机构运动学进行了正反解的推导和速度雅克比矩阵的建立。动力学分析进行了机构各支链杆件质心的运动分析,动平台的外力分析,最后给定动平台的受力和运动情况,求解了驱动副的驱动力。（4）新型混联加工机构工作空间、灵巧性及静刚度性能分析。计算了混联机构的工作空间,并与单一并联机构进行了对比分析。在速度雅克比矩阵的基础上,求解局部条件数指标,并分析了机构的灵巧度性能。计算静刚度矩阵的最小特征值,并分析了混联加工机构的刚度性能。（5）新型混联加工机构的尺寸优化。选择遗传算法作为机构的优化算法,建立了需要优化的目标函数,给定机构的约束条件和优化参数,并基于MATLAB软件编程计算,得到了一组最优混联加工机构的优化设计尺寸参数。（6）新型混联加工机构虚拟样机仿真。基于ADAMS软件,根据优化的尺寸参数,建立了虚拟样机模型,以圆弧形运动轨迹为例进行了运动学仿真。同时基于MATLAB软件对混联加工机构的动力学进行了仿真分析,分平面圆周运动、绕x轴转动和绕y轴转动三个方面进行了数值编程仿真计算。研究结果表明所设计的新型混联加工机构具有较大的工作空间,能够满足箱体球冠面加工的需求,并通过仿真分析,验证了理论分析的正确性。
二、基于螺旋理论的并联机构构型设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于螺旋理论的并联机构构型设计（论文提纲范文）
（1）基于中医推拿手法的混联机器人设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 推拿手法工程分析现状 |
| 1.2.2 推拿机构研究现状 |
| 1.2.3 含恰约束支链并联机构研究现状 |
| 1.2.4 少自由度并联机构运动学性能研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 推拿手法分析及推拿机构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 推拿手法概述 |
| 2.2.1 推拿手法定义及特点 |
| 2.2.2 推拿手法分类 |
| 2.3 推拿手法工程分析 |
| 2.4 推拿机构构型设计方案 |
| 2.4.1 混联式推拿机构构型设计总体方案 |
| 2.4.2 串联式推拿机械臂设计方案及构型设计 |
| 2.4.3 并联式推拿机械手设计方案及构型设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 串联式1P+5R推拿机械臂运动学分析及仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 推拿机械臂正向运动学分析 |
| 3.3 推拿机械臂工作空间分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 并联式3-PSS/PRR推拿机械手运动学分析及仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 3-PSS/PRR推拿机械手自由度及驱动副分析验证 |
| 4.2.1 机构描述及坐标系建立 |
| 4.2.2 恰约束支链对推拿机械手动平台的约束作用 |
| 4.2.3 机构驱动副选择及验证 |
| 4.3 3-PSS/PRR推拿机械手位置分析 |
| 4.4 3-PSS/PRR推拿机械手雅克比矩阵分析 |
| 4.4.1 PSS驱动子雅可比矩阵 |
| 4.4.2 PRR约束子雅克比矩阵 |
| 4.4.3 推拿机械手完整雅克比矩阵 |
| 4.5 3-PSS/PRR推拿机械手运动学仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 3-PSS/PRR推拿机械手运动学性能分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 工作空间分析 |
| 5.2.1 工作空间约束条件 |
| 5.2.2 可达工作空间 |
| 5.3 灵巧度分析 |
| 5.3.1 灵巧度指标的建立 |
| 5.3.2 机构灵巧度数值分析 |
| 5.4 运动/力性能分析 |
| 5.4.1 机构运动/力性能指标的建立 |
| 5.4.2 机构运动/力性能数值分析 |
| 5.5 奇异性分析 |
| 5.5.1 约束奇异分析 |
| 5.5.2 输入传递奇异 |
| 5.5.3 输出传递奇异 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 并联机构在国内外的发展现状 |
| 1.2.1 并联机构在国际上的发展现状 |
| 1.2.2 并联机构在国内的发展现状 |
| 1.3 并联机构的应用 |
| 1.4 并联机构理论的研究现状及分析 |
| 1.5 并联机构的发展趋势 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 四自由度并联机构的构型设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机构构型的设计与坐标系的建立 |
| 2.2.1 机构构型描述 |
| 2.2.2 并联机构构型的虎克铰结构设计 |
| 2.2.3 并联机构连接块的结构的设计 |
| 2.2.4 坐标系的建立 |
| 2.3 四自由度并联机构的自由度分析 |
| 2.3.1 基于修正G-K公式的自由度计算 |
| 2.3.2 基于螺旋理论的自由度分析 |
| 2.4 并联机构驱动的选取与奇异性分析 |
| 2.4.1 并联机构驱动的选取 |
| 2.4.2 并联机构的奇异性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 四自由度并联机构的正逆解分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空间机构的运动学研究方法介绍 |
| 3.3 位置逆解分析 |
| 3.3.1 位置逆解理论计算 |
| 3.3.2 位置逆解算例 |
| 3.4 基于粒子群算法的并联机构正解分析 |
| 3.4.1 粒子群算法基本原理 |
| 3.4.2 粒子群算法中的基本概念 |
| 3.4.3 基于粒子群算法求并联机构正解 |
| 3.4.4 位置正解算例分析 |
| 3.5 基于MATLAB的数值计算 |
| 3.6 基于ADAMS的仿真验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 四自由度并联机构的运动学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 并联机构的速度分析 |
| 4.3 并联机构的加速度分析 |
| 4.4 四自由度并联机构的数值算例分析 |
| 4.4.1 基于MATLAB的数值计算 |
| 4.4.2 基于ADAMS的仿真验证 |
| 4.5 并联机构工作空间分析 |
| 4.5.1 影响机构工作空间的因素 |
| 4.5.2 并联机构的工作空间求解 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 四自由度并联机构的有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析步骤 |
| 5.3 并联机构的模态分析 |
| 5.3.1 基于Workbench的模态分析过程 |
| 5.3.2 基于Workbench的模态分析结果 |
| 5.4 并联机构的刚度分析 |
| 5.4.1 基于Workbench的刚度分析过程 |
| 5.4.2 基于Workbench的刚度分析结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 并联机构的虚拟样机建模与实例仿真分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 并联机构三维建模 |
| 6.3 实例仿真 |
| 6.4 并联机构的实例仿真分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）六自由度并联调姿装备数字化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 并联机构创新设计国内外研究现状 |
| 1.2.1 构型方法研究现状 |
| 1.2.2 并联机构评价方法研究现状 |
| 1.3 六自由度并联调姿机构的研究现状 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 研究思路与内容安排 |
| 1.5.1 问题提出 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 1.5.3 内容安排 |
| 第2章 六自由度单支链构型库数字化创新设计 |
| 2.1 基本理论及单支链数学表达定义 |
| 2.1.1 单支链的数学表达 |
| 2.1.2 单支链约束条件的数学表达 |
| 2.2 单支链构型数字化构型库建立 |
| 2.3 六自由度冗余约束及欠约束单支链设计 |
| 2.3.1 六自由度冗余约束单支链构型库建立 |
| 2.3.2 六自由度欠约束单支链构型库建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 六自由度单支链筛选及评价指标 |
| 3.1 基于功能特征的六自由度单支链筛选 |
| 3.1.1 单支链构型库的同构辨识与归类 |
| 3.1.2 六自由度单支链的参数仿真 |
| 3.1.3 基于功能设定的六自由度单支链评价指标 |
| 3.2 基于功能特征的六自由度冗余约束及欠约束单支链筛选 |
| 3.2.1 六自由度冗余约束单支链性能分析 |
| 3.2.2 六自由度欠约束单支链性能分析 |
| 3.3 基于筛选单支链的六自由度并联机构创新设计 |
| 3.3.1 六自由度单支链评价筛选理论方法 |
| 3.3.2 六自由度单支链评价筛选方法编程实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 六自由度并联机构创新设计基本理论 |
| 4.1 六自由度并联机构构型设计 |
| 4.1.1 并联机构构成要素 |
| 4.1.2 六自由度并联机构的单支链数量设计 |
| 4.1.3 六自由度并联机构的构型设计 |
| 4.2 基于设计目标的六自由度并联机构的构型优化设计 |
| 4.2.1 运动副以及驱动的优化设计 |
| 4.2.2 整体并联机构体积空间的优化设计 |
| 4.3 设计方法流程概述 |
| 4.3.1 设计方法流程理论概述 |
| 4.3.2 设计方法流程框图 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 六自由度并联调姿装备智能设计实例 |
| 5.1 卫星太阳翼调姿对接机构设计要求 |
| 5.2 卫星太阳翼调姿对接机构智能设计 |
| 5.2.1 卫星太阳翼调姿对接机构单支链筛选 |
| 5.2.2 卫星太阳翼调姿对接机构构型确定 |
| 5.3 卫星太阳翼调姿对接机构设计结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录1 约束方程组伪代码 |
| 附录2 六自由度单支链性能仿真伪代码 |
| 附录3 六自由度单支链筛选伪代码 |
| 附录4 六自由度并联机构外部力载荷极值计算 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（4）具有驱动容错性的冗余并联机构构型综合与评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 驱动容错性的研究现状 |
| 1.2.2 并联机构综合理论的研究现状 |
| 1.2.3 冗余并联机构的研究现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 第2章 机构驱动故障影响及失效度指标 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 常见驱动故障类型及容错方法 |
| 2.2.1 常见驱动故障 |
| 2.2.2 常见的驱动容错方法 |
| 2.3 约束空间与驱动空间合理性判据 |
| 2.3.1 螺旋间相关性 |
| 2.3.2 约束空间与驱动空间合理性判据 |
| 2.4 雅克比矩阵与可操作性失效度指标 |
| 2.4.1 雅克比矩阵性能指标 |
| 2.4.2 可操作性失效度指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 驱动容错性条件与构型综合方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非冗余并联机构的驱动力失效性能变化 |
| 3.2.1 3-RPS机构的模型建立 |
| 3.2.2 3-RPS机构的驱动力失效变化情况分析 |
| 3.3 驱动同一性条件与构型综合方法 |
| 3.3.1 驱动同一性条件 |
| 3.3.2 构型综合方法 |
| 3.4 常见运动副的驱动力螺旋 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 具有驱动容错性的冗余并联机构型综合 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三转动类冗余并联机构型综合分析 |
| 4.2.1 一般性三转动冗余并联机构综合分析 |
| 4.2.2 一类特殊的三转动冗余并联机构综合分析 |
| 4.3 一般性二转一移冗余并联机构综合分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 冗余并联机构的驱动容错性评价分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 (4-RRR)_Ⅰ冗余并联机构驱动容错性评价分析 |
| 5.3 4-UPS/S冗余并联机构驱动容错性评价分析 |
| 5.4 3-UPU/UPS冗余并联机构驱动容错性评价分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构构型设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 并联机构国内外发展现状 |
| 1.1.1 国外发展现状 |
| 1.1.2 国内发展现状 |
| 1.1.3 并联机构发展趋势及应用 |
| 1.2 少自由度并联机构提出 |
| 1.3 少自由度并联机构理论研究 |
| 1.4 四自由度并联机构特点 |
| 1.5 四自由度并联机构的应用 |
| 1.6 论文主要内容 |
| 2 并联机构构型设计及自由度分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构构型分析 |
| 2.2.1 2RPS/2SPC并联机构自由度计算和耦合度分析 |
| 2.2.2 2RPS/2SPU并联机构自由度计算和耦合度分析 |
| 2.3 2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构螺旋理论分析 |
| 2.3.1 2RPS/2SPC并联机构螺旋理论分析 |
| 2.3.2 2RPS/2SPU并联机构螺旋理论分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 并联机构运动学分析 |
| 3.1 2RPS/2SPC并联机构位置分析 |
| 3.2 2RPS/2SPU并联机构位置分析 |
| 3.3 2RPS/2SPC并联机构运动学仿真 |
| 3.3.1 2RPS/2SPC并联机构反解仿真 |
| 3.3.2 2RPS/2SPC并联机构反解仿真与理论对比 |
| 3.3.3 2RPS/2SPC并联机构正解仿真 |
| 3.4 2RPS/2SPU并联机构运动学仿真 |
| 3.4.1 2RPS/2SPU并联机构反解仿真 |
| 3.4.2 2RPS/2SPU并联机构反解仿真与理论对比 |
| 3.4.3 2RPS/2SPU并联机构正解仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 并联机构工作空间分析 |
| 4.1 2RPS/2SPC并联机构工作空间求解 |
| 4.1.1 工作空间影响因素 |
| 4.1.2 工作空间求解 |
| 4.2 2RPS/2SPU并联机构工作空间求解 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 并联机构应用及应力仿真分析 |
| 5.1 2RPS/2SPC并联机构模态分析 |
| 5.2 2RPS/2SPC并联机构预应力模态分析 |
| 5.3 2RPS/2SPC并联机构瞬态动力学分析 |
| 5.4 2RPS/2SPU并联机构模态分析 |
| 5.5 2RPS/2SPU并联机构预应力模态分析 |
| 5.6 2RPS/2SPU并联机构瞬态动力学分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 学术论文及科研成果 |
（6）一种新型混联冗余仿人机械臂的运动特性分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.2 三类机构构型的应用现状 |
| 1.2.1 串联机械臂 |
| 1.2.2 并联机械臂 |
| 1.2.3 混联机械臂 |
| 1.3 机构理论的研究现状 |
| 1.3.1 构型综合的研究现状 |
| 1.3.2 运动学分析的研究现状 |
| 1.3.3 动力学建模的研究现状 |
| 1.3.4 性能分析的研究现状 |
| 1.4 课题的研究意义及主要研究内容 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 基于手臂运动解剖的仿人机械臂构型设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 人体手臂运动解剖 |
| 2.2.1 人体肩部运动解剖 |
| 2.2.2 人体肘部运动解剖 |
| 2.2.3 人体腕部运动解剖 |
| 2.3 仿人机械臂的设计指标 |
| 2.4 仿人机械臂的构型布局 |
| 2.4.1 仿人肩关节的构型选型 |
| 2.4.2 仿人腕关节的构型选型 |
| 2.4.3 仿人机械臂的原型设计 |
| 2.5 仿人机械臂的自由度分析 |
| 2.5.1 基础理论 |
| 2.5.2 仿人肩关节自由度分析 |
| 2.5.3 仿人肘关节自由度分析 |
| 2.5.4 仿人腕关节自由度分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 仿人机械臂的位置解分析及工作空间分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基础理论 |
| 3.2.1 指数积公式 |
| 3.2.2 Paden-Kahan子问题 |
| 3.3 广义的混联机构的位置解分析思路 |
| 3.3.1 混联机构的位置正解的分析思路 |
| 3.3.2 混联机构的位置反解的分析思路 |
| 3.4 仿人机械臂的位置解分析 |
| 3.4.1 等价串联机械臂 |
| 3.4.2 位置正解分析 |
| 3.4.3 位置反解分析 |
| 3.4.4 位置解验证 |
| 3.5 工作空间分析 |
| 3.5.1 仿人肩关节姿态空间 |
| 3.5.2 仿人肘关节位置空间 |
| 3.5.3 仿人腕关节姿态空间 |
| 3.5.4 主动姿态空间 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于李运算的仿人机械臂运动学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基础理论 |
| 4.2.1 李群李代数 |
| 4.2.2 李运算 |
| 4.3 基于李运算的混联机构运动学分析思路 |
| 4.3.1 串联机构的运动学分析 |
| 4.3.2 并联机构的运动学分析 |
| 4.3.3 混联机构的运动学分析 |
| 4.4 仿人机械臂的运动学分析 |
| 4.4.1 运动学分析的前处理 |
| 4.4.2 正向运动学分析 |
| 4.4.3 反向运动学分析 |
| 4.4.4 运动学分析的验证 |
| 4.5 基于运动学分析的传递性能指标 |
| 4.5.1 并联机构的传递性能指标 |
| 4.5.2 仿人机械臂的线速度性能指标 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于虚功原理的仿人机械臂动力学建模 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基础理论 |
| 5.2.1 杆件的运动学分析 |
| 5.2.2 虚功原理 |
| 5.3 混联机械臂的杆件惯性力分析 |
| 5.3.1 肩关节杆件的惯性力 |
| 5.3.2 肘关节杆件的惯性力 |
| 5.3.3 腕关节杆件的惯性力 |
| 5.4 混联机械臂的动力学模型分析 |
| 5.4.1 整机动力学模型 |
| 5.4.2 动力学模型验证 |
| 5.4.3 动力学模型简化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于多参数平面模型的仿人机械臂优化设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 多参数平面模型 |
| 6.3 基于运动特性的结构参数优化 |
| 6.3.1 基于工作空间的结构参数优化 |
| 6.3.2 基于传递性能的结构参数优化 |
| 6.3.3 结构参数优化结果 |
| 6.4 实验系统搭建 |
| 6.4.1 样机制作 |
| 6.4.2 运动测试系统 |
| 6.5 运动测试验证 |
| 6.5.1 工作空间测试 |
| 6.5.2 运动测试结果与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 5 编着 |
| 学位论文数据集 |
（7）面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 复杂曲面加工装备的研究现状 |
| 1.3 少自由度并联机构的研究现状 |
| 1.3.1 并联机构构型综合设计研究 |
| 1.3.2 并联机构性能评价研究 |
| 1.3.3 并联机构多目标优化研究 |
| 1.3.4 并联机构轨迹追踪控制研究 |
| 1.4 课题的研究意义 |
| 1.5 主要研究内容及技术路线 |
| 2 少自由度过约束并联机构的构型综合 |
| 2.1 功能自由度分析 |
| 2.2 螺旋理论基础知识 |
| 2.3 约束力/力偶支链的综合 |
| 2.4 具有两转动自由度的过约束并联机构构型综合 |
| 2.4.1 3T2R并联机构的构型综合 |
| 2.4.2 2T2R并联机构的构型综合 |
| 2.4.3 1T2R并联机构的构型综合 |
| 2.5 机构选型与工程应用设计方案 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 2RPU-2SPR过约束并联机构运动学和动力学分析 |
| 3.1 2RPU-2SPR过约束并联机构自由度分析 |
| 3.2 2RPU-2SPR过约束并联机构运动学分析 |
| 3.2.1 机构位姿逆解分析 |
| 3.2.2 机构速度分析 |
| 3.2.3 机构加速度分析 |
| 3.3 2RPU-2SPR过约束并联机构动力学建模 |
| 3.4 2RPU-2SPR过约束并联机构联合仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 2RPU-2SPR过约束并联机构性能评价研究 |
| 4.1 过约束并联机构集成化性能评价体系 |
| 4.2 工作空间 |
| 4.2.1 工作空间约束条件 |
| 4.2.2 工作空间求解流程 |
| 4.3 刚度特性 |
| 4.3.1 运动支链刚度建模 |
| 4.3.2 并联机构刚度建模 |
| 4.3.3 刚度评价指标 |
| 4.4 运动/力传递特性 |
| 4.4.1 螺旋分析 |
| 4.4.2 运动/力传递性能指标 |
| 4.5 灵巧度特性 |
| 4.6 能量传递效率 |
| 4.7 惯量耦合特性 |
| 4.8 仿真算例分析 |
| 4.8.1 工作空间分析 |
| 4.8.2 刚度算例分析 |
| 4.8.3 运动/力传递性能分析 |
| 4.8.4 灵巧度分析 |
| 4.8.5 能量传递效率分析 |
| 4.8.6 惯量耦合指标分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 5 2RPU-2SPR过约束并联机构多目标优化研究 |
| 5.1 并联机构多目标优化问题 |
| 5.2 并联机构的多目标优化设计方法 |
| 5.2.1 多目标粒子群优化算法 |
| 5.2.2 正交试验设计方法 |
| 5.2.3 基于正交试验设计的多目标粒子群协同优化配置算法 |
| 5.3 多目标优化仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 2RPU-2SPR过约束并联机构控制与实验研究 |
| 6.1 双目视觉传感技术 |
| 6.2 基于工作空间的自适应模糊滑模控制 |
| 6.2.1 滑模控制 |
| 6.2.2 模糊滑模控制 |
| 6.2.3 自适应模糊滑模控制 |
| 6.2.4 仿真分析算例 |
| 6.3 基于工作空间的自适应同步鲁棒控制 |
| 6.3.1 鲁棒控制器设计 |
| 6.3.2 仿真分析算例 |
| 6.4 2RPU-2SPR过约束并联机构样机试验 |
| 6.4.1 机构控制硬件搭建 |
| 6.4.2 机构样机试验测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 惯性矩阵和科氏矩阵的性质 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）面向任务的广义并联机构的构型综合方法与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 广义并联机构的提出 |
| 1.3 相关领域研究现状 |
| 1.3.1 具有铰接动平台的广义并联机构 |
| 1.3.2 具有组态化动平台的广义并联机构 |
| 1.3.3 广义并联灵巧手 |
| 1.4 并联机构设计理论与方法 |
| 1.5 本论文研究目的及主要研究内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 2 广义并联机构的构型综合理论方法 |
| 2.1 相关理论基础 |
| 2.1.1 修正的Grübler-Kutzbach公式 |
| 2.1.2 螺旋理论 |
| 2.1.3 位移子群/子流形理论 |
| 2.2 基于力和力偶支链的约束综合流程 |
| 2.2.1 力和力偶支链 |
| 2.2.2 约束螺旋综合流程 |
| 2.3 基于可动闭环运动链的构型综合方法 |
| 2.3.1 数学模型 |
| 2.3.2 构型综合流程 |
| 2.4 基于不可动闭环链的构型综合方法 |
| 2.4.1 面解耦纯转动自由度 |
| 2.4.2 存在面解耦纯转动自由度的充要条件 |
| 2.4.3 构型综合的简化拓扑框架 |
| 2.4.4 构型综合数学模型 |
| 2.4.5 构型综合流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 面向二维大转角任务的广义并联机构 |
| 3.1 动平台的关节布置 |
| 3.22 R1T广义并联机构及其自由度性质 |
| 3.2.1 支链结构综合 |
| 3.2.2 定向关节A |
| 3.2.3 自由度分析验证 |
| 3.3 一类5轴协作机构 |
| 3.4 姿态工作空间性能验证 |
| 3.4.1 逆运动学 |
| 3.4.2 定向关节A的解析运动学条件 |
| 3.4.3 一维姿态工作空间 |
| 3.4.4 定位置二维姿态工作空间 |
| 3.4.5 转动解耦特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 面向高转动和多移动自由度任务的广义并联机构 |
| 4.1 4自由度广义并联机构 |
| 4.1.1 2T2R广义并联机构 |
| 4.1.2 3T1R广义并联机构 |
| 4.1.3 1T3R广义并联机构 |
| 4.2 5自由度广义并联机构 |
| 4.2.1 3T2R广义并联机构 |
| 4.2.2 2T3R广义并联机构 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 面向高转动和抓取等任务的广义并联机构 |
| 5.1 6自由度广义并联机构 |
| 5.2 3+1自由度广义并联机构 |
| 5.3 5+1自由度广义并联机构 |
| 5.4 验证转动性能 |
| 5.4.1 3+1自由度机构转动性能 |
| 5.4.2 6自由度机构转动性能 |
| 5.5 样机模型 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 面向大工作空间和重载任务的广义并联灵巧手 |
| 6.1 并联手指 |
| 6.1.1 指尖接触模型 |
| 6.1.2 人类手指的运动分析 |
| 6.1.3 手指结构 |
| 6.2 3指灵巧手及其手内操作分析 |
| 6.2.1 3指灵巧手 |
| 6.2.2 抓取方式 |
| 6.2.3 对指尖夹持物体的手内操作分析 |
| 6.3 运动学 |
| 6.3.1 手指的运动学 |
| 6.3.2 手指的工作空间 |
| 6.3.3 手内操作的运动学 |
| 6.3.4 物体尺寸和运动学性能的关系 |
| 6.4 手指静力学 |
| 6.4.1 手指雅克比矩阵 |
| 6.4.2 手指力传递特性 |
| 6.5 实验样机 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 面向大工作空间任务的多模式广义并联灵巧手 |
| 7.1 3-[P][S]类并联机构灵巧手化 |
| 7.1.1 3-[P][S]类并联机构 |
| 7.1.2 灵巧手化 |
| 7.2 多模式并联灵巧手 |
| 7.2.1 并联手指结构综合 |
| 7.2.2 具有多操作模式的手掌 |
| 7.2.3 灵巧手构型 |
| 7.2.4 抓取方式 |
| 7.3 对指尖夹持物体的手内操作分析 |
| 7.3.1 平行模式下的手内操作 |
| 7.3.2 一般模式下的手内操作 |
| 7.3.3 正交模式下的手内操作 |
| 7.4 逆运动学和工作空间 |
| 7.4.1 逆运动学 |
| 7.4.2 手指工作空间 |
| 7.4.3 被夹持物体的可操作性和物体尺寸的关系 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）细长结构部件加工用并联机构的设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 细长结构部件加工装备的研究现状 |
| 1.2.2 并联机构理论研究现状 |
| 1.2.3 并联机构仿真分析研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 细长结构部件加工装备总体方案的设计 |
| 2.1 任务需求分析 |
| 2.1.1 部件特点及加工特点 |
| 2.1.2 加工装备功能要求分析 |
| 2.2 加工装备总体方案的设计 |
| 2.2.1 加工装备所需自由度分析 |
| 2.2.2 总体方案的设计与分析 |
| 2.2.3 加工装备总体方案的对比与优化 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 并联机构的构型设计 |
| 3.1 构型设计 |
| 3.2 自由度分析 |
| 3.2.1 基于螺旋理论的机构自由度分析 |
| 3.2.2 基于修正的G-K公式的机构自由度分析 |
| 3.3 驱动副的选取及机构参数优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 2-UPS&(2-RPR)R并联机构的运动学与运动性能分析 |
| 4.1 逆运动学分析 |
| 4.2 正运动学分析 |
| 4.3 雅克比矩阵 |
| 4.4 工作空间分析 |
| 4.5 奇异性分析 |
| 4.6 灵巧性分析 |
| 4.7 静刚度分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 2-UPS&(2-RPR)R并联机构的动力学分析 |
| 5.1 速度分析 |
| 5.1.1 动平台的速度分析 |
| 5.1.2 支链的速度分析 |
| 5.2 加速度分析 |
| 5.2.1 动平台的加速度分析 |
| 5.2.2 支链的加速度分析 |
| 5.3 受力分析 |
| 5.3.1 动平台的受力分析 |
| 5.3.2 支链的受力分析 |
| 5.4 动力学模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 2-UPS&(2-RPR)R并联机构的多目标优化设计 |
| 6.1 多目标优化算法 |
| 6.2 目标函数的建立 |
| 6.3 结构参数的选取及约束条件 |
| 6.4 优化计算与结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 2-UPS&(2-RPR)R并联机构的虚拟样机仿真分析 |
| 7.1 虚拟样机的建立 |
| 7.2 机构运动学仿真 |
| 7.2.1 机构自由度的验证 |
| 7.2.2 运动学仿真 |
| 7.3 机构动力学仿真 |
| 7.4 轨迹规划与仿真 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（10）一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 关键技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 加工装备的国内外研究现状 |
| 1.2.2 混联机构性能的研究现状 |
| 1.3 研究目标与内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容及章节安排 |
| 2 箱体球冠面涂层等厚加工总体方案设计 |
| 2.1 箱体涂层等厚加工技术难点分析 |
| 2.2 箱体涂层等厚加工约束条件及要求 |
| 2.3 总体加工方案设计 |
| 2.3.1 机床转动铣削加工方案 |
| 2.3.2 混联机构加工方案 |
| 2.4 总体加工方案与自由度的确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 混联加工机构构型设计 |
| 3.1 混联加工机构构型的提出 |
| 3.1.1 混联加工机构整体结构配置 |
| 3.1.2 大位移的结构配置实现 |
| 3.1.3 驱动支链的设计 |
| 3.1.4 约束支链的设计 |
| 3.2 混联加工机构构型的确立 |
| 3.2.1 构型的描述 |
| 3.2.2 自由度分析 |
| 3.2.3 驱动副选择 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 混联加工机构运动学与动力学分析 |
| 4.1 混联加工机构运动学分析 |
| 4.1.1 并联部分运动学反解 |
| 4.1.2 混联加工机构竖直方向位置正解 |
| 4.1.3 中间约束支链运动学反解 |
| 4.2 速度雅克比矩阵 |
| 4.3 各支链质心点运动分析 |
| 4.3.1 支链质心点位置分析 |
| 4.3.2 支链质心点速度分析 |
| 4.3.3 支链质心点加速度分析 |
| 4.3.4 支链质心点速度映射关系 |
| 4.4 并联机构部分动力学分析 |
| 4.4.1 外部力与惯性力分析 |
| 4.4.2 动力学方程 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 混联加工机构性能分析 |
| 5.1 工作空间分析 |
| 5.1.1 定姿态位置工作空间 |
| 5.1.2 定位置姿态工作空间 |
| 5.2 灵巧性分析 |
| 5.3 静刚度分析 |
| 5.4 奇异性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 混联加工机构多目标优化设计 |
| 6.1 优化算法 |
| 6.2 目标函数的建立 |
| 6.2.1 整体占用空间尺寸 |
| 6.2.2 位置工作空间 |
| 6.2.3 灵巧度性能指标 |
| 6.3 优化参数及约束条件 |
| 6.4 优化过程及结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 虚拟样机仿真分析 |
| 7.1 驱动函数的建立 |
| 7.2 运动学仿真分析 |
| 7.3 动力学仿真分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
四、基于螺旋理论的并联机构构型设计（论文参考文献）
- [1]基于中医推拿手法的混联机器人设计与研究[D]. 孔一啸. 中北大学, 2021(09)
- [2]一种（2-RRR&RPR+R）&URS并联机构的构型设计与运动学分析[D]. 贾竣臣. 中北大学, 2021(09)
- [3]六自由度并联调姿装备数字化设计研究[D]. 李卓. 燕山大学, 2021
- [4]具有驱动容错性的冗余并联机构构型综合与评价[D]. 苏开兴. 燕山大学, 2021(01)
- [5]2RPS/2SPC与2RPS/2SPU并联机构构型设计与研究[D]. 张伟. 安徽理工大学, 2020(07)
- [6]一种新型混联冗余仿人机械臂的运动特性分析与设计[D]. 孙鹏. 浙江工业大学, 2020(02)
- [7]面向特定任务需求的过约束并联机构构型设计与研究[D]. 张海强. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]面向任务的广义并联机构的构型综合方法与应用研究[D]. 靳晓东. 北京交通大学, 2020(03)
- [9]细长结构部件加工用并联机构的设计与分析[D]. 李壮壮. 北京交通大学, 2020(03)
- [10]一种新型大工作空间混联加工机构设计与分析[D]. 朱通. 北京交通大学, 2020(03)