機構解耦綜合理論模型與方法

本書以實現機構輸出運動解耦為目標，建立瞭解耦構型的拓撲關係理論映射模型，為機構解耦的構型判定提供了理論依據，並提出了串聯型支鏈解耦的綜合流程。根據運動合成規律，分析了平面軸線、空間軸線及共點軸線的遷移規律。基於支鏈的輸出運動特徵，提出了正則解耦輸出運動的綜合準則，構建了正則解耦輸出運動特徵的實現條件。基於解耦並聯機構輸出平臺的運動特徵，表示了支鏈間的結構關係，借助形態學演算法給出了支鏈解耦的綜合流程。基於旋量理論及李群進行了並聯機構解耦的型綜合。運用旋量理論對機構的輸出運動特徵及機構運動與約束的邏輯轉換關係進行了表達。以冗餘約束為條件，進行了並聯機構解耦的型綜合。以解耦構型為物件建立了輸出精度的統一模型。
 
本書適合從事機構研究的工程技術人員與高校相關專業的師生閱讀參考。

第1章 緒論 1
1.1 概述 2
1.2 解耦構型的研究意義 4
1.3 並聯機構的解耦綜合 6
1.3.1 並聯機構解耦的型綜合方法 6
1.3.2 並聯機構解耦的設計方法 8
1.4 混聯機構的解耦綜合 11
1.4.1 混聯機構的構型方式 11
1.4.2 混聯機構的解耦方式 13
1.5 本書內容15
1.6 本章小結16
參考文獻16
 
第2章 機構解耦理論模型 23
2.1 引言 24
2.2 機構的類型 24
2.3 機構解耦的矩陣描述 26
2.3.1 Jordan 矩陣 26
2.3.2 機構輸入-輸出數學描述 26
2.3.3 並聯機構的解耦 27
2.3.4 混聯機構解耦的矩陣表示 27
2.3.5 機構解耦的分類 28
2.4 機構解耦的微分描述 28
2.4.1 旋量、線向量及偶量 28
2.4.2 Klein 型及互易旋量 29
2.4.3 旋量空間 30
2.4.4 機構解耦的微分描述 31
2.4.5 解耦與正則流形 32
2.5 機構解耦的統一映射模型 32
2.5.1 機構運動空間與支鏈運動空間的相互關係 32
2.5.2 拓撲空間 33
2.5.3 機構解耦的統一數學模型 34
2.6 本章小結 35
參考文獻 36
 
第3章 運動合成關係及支鏈的解耦綜合 37
3.1 引言 38
3.2 機構運動合成規律 38
3.2.1 移動運動特徵合成 39
3.2.2 轉動運動特徵合成 39
3.3 運動軸線的遷移關係 41
3.3.1 平面轉動軸線的遷移 41
3.3.2 n (n ≥2)維轉動軸線的遷移 42
3.3.3 共點轉動特徵軸線的遷移 43
3.4 支鏈的解耦 44
3.4.1 支鏈運動輸出特徵的數學描述 44
3.4.2 解耦運動的特徵 44
3.4.3 正則解耦運動 44
3.5 可實現解耦運動特徵的幾類構型結構 45
3.5.1 具有正則解耦運動特徵的支鏈 45
3.5.2 複雜鉸鏈 47
3.6 支鏈解耦綜合 52
3.6.1 正則解耦的拓撲結構特徵 52
3.6.2 形態學元素的定義 52
3.6.3 解耦支鏈的綜合 52
3.7 本章小結 56
參考文獻 57
 
第4章 基於李群及旋量理論並聯解耦機構的型綜合 58
4.1 引言 59
4.2 並聯解耦機構的型綜合 59
4.2.1 並聯解耦機構的拓撲條件 59
4.2.2 基於旋量理論的型綜合方法 60
4.2.3 基於李群支鏈的綜合 61
4.2.4 並聯解耦機構的型綜合 61
4.3 2T1R 並聯解耦機構的型綜合 63
4.3.1 2T1R 並聯機構的拓撲結構 63
4.3.2 基於李群的支鏈綜合 63
4.3.3 基於旋量理論支鏈間的約束分析 65
4.3.4 基於旋量理論2T1R 並聯解耦機構支鏈的選取 65
4.4 2T1R 並聯解耦機構的型綜合 68
4.4.1 空間2T1R 並聯解耦機構的型綜合 68
4.4.2 平面2T1R 並聯解耦機構的型綜合 70
4.5 機構的輸出特性分析 72
4.5.1 機構的自由度分析 72
4.5.2 機構的速度分析 72
4.5.3 運動特性的模擬驗證 74
4.6 本章小結 75
參考文獻 76
 
第5章 基於冗餘約束並聯機構解耦的型綜合 77
5.1 引言 78
5.2 冗餘約束 78
5.3 冗餘約束並聯機構解耦的型綜合 80
5.3.1 並聯機構解耦的數綜合 80
5.3.2 冗餘約束並聯機構解耦的型綜合 81
5.4 2R1T 並聯解耦機構支鏈的綜合 83
5.4.1 2R1T 並聯機構拓撲結構數綜合 83
5.4.2 支鏈活動度分析 83
5.4.3 機構與支鏈的旋量分析 84
5.4.4 支鏈的綜合 85
5.5 2R1T 並聯解耦機構的綜合 88
5.5.1 機構綜合 88
5.5.2 型綜合實例 89
5.6 2R1T 並聯解耦機構的輸出特性分析 89
5.6.1 自由度分析 89
5.6.2 輸出速度分析 90
5.6.3 輸出特性模擬驗證 91
5.7 本章小結 93
參考文獻 93
 
第6章 基於廣義基本運動鏈混聯機構解耦的型綜合 95
6.1 引言 96
6.2 混聯機構構型及廣義基本運動鏈 97
6.2.1 混聯機構構型 97
6.2.2 廣義基本運動鏈 97
6.3 解耦運動特徵 98
6.4 混聯機構的解耦綜合 99
6.5 3T2R 混聯機構的解耦綜合 100
6.5.1 廣義等效運動鏈運動特徵的生成 101
6.5.2 3T2R 混聯機構的綜合 102
6.5.3 3T2R 混聯解耦機構的運動分析 102
6.5.4 機構運動特性的模擬驗證105
6.6 3T2R 混聯解耦機構的應用 107
6.7 本章小結 108
參考文獻 108
 
第7章 開鏈機構的輸出精度的統一理論模型 110
7.1 引言 111
7.2 有限位移旋量矩陣及組合運算 111
7.2.1 有限位移旋量矩陣 111
7.2.2 有限位移旋量與矩陣的映射關係 112
7.2.3 有限位移旋量矩陣的組合運算 114
7.3 機構輸出精度的誤差源分析114
7.3.1 鉸鏈間隙分析 115
7.3.2 結構參數的誤差分析 116
7.4 輸出誤差的統一模型 117
7.4.1 伴隨變換 117
7.4.2 開鏈機構輸出模型 117
7.4.3 末端執行器輸出精度分析 118
7.5 實例分析 119
7.5.1 模型分析 119
7.5.2 模擬結果及分析 121
7.6 本章小結 123
參考文獻 123