變胞機構的結構學研究與應用.pdf

1、變胞機構是1998年在亞特蘭大召開的第25屆ASME機構學與機器人學雙年會上首次提出的一種新型機構，它是一類能從一種拓撲結構形式變換到另一種拓撲結構形式，通常有效構件數(shù)和自由度也發(fā)生變化的機構。變胞機構具有非常廣闊的應用前景，近年來受到廣泛關注，成為機構學的研究熱點。柔性變胞是變胞機構的一個新的研究方向，具有變胞機構和柔性機構的雙重優(yōu)點，具有更加廣闊的應用前景。目前已有文獻對變胞機構的研究日益增多，但對柔性變胞機構的研究還很少，可以預見

2、柔性變胞機構必將成為變胞機構新的研究熱點。
　　 變胞機構區(qū)別于傳統(tǒng)機構主要是結構學上的不同，變胞機構結構學也是研究運動學和動力學的基礎。本文對變胞機構（剛性變胞機構）和柔性變胞機構的結構學進行了研究。對于剛性變胞機構，提出了基于廣義關聯(lián)矩陣運算的變胞機構的結構分析和結構綜合方法，使變胞機構結構分析和結構綜合的矩陣演算方法擴展到了包含復鉸的變胞機構。為了解決剛性變胞機構結構綜合中同構運動鏈的識別問題，提出了基于廣義關聯(lián)矩陣的運動

3、鏈同構的判定方法。對于柔性變胞機構，提出了柔性變胞機構的定義和組成元素、結構簡圖和鄰接拓撲圖、鄰接矩陣的表示方法等基礎理論，并提出了基于鄰接矩陣運算的柔性變胞機構的結構分析和結構綜合方法。
　　 基于單色拓撲圖的鄰接矩陣只能表示單鉸機構，不能有效表示復鉸機構，變胞機構結構變換的鄰接矩陣運算方法也只能適合單鉸變胞機構。對于單鉸和復鉸變胞機構的結構分析，本文以雙色拓撲圖的廣義關聯(lián)矩陣來表示全部單鉸和復鉸變胞機構，提出了廣義關聯(lián)矩陣運

4、算算法，并給出了該算法的運算步驟和運算規(guī)則。通過應用實例驗證了廣義關聯(lián)矩陣及其算法對于變胞機構拓撲結構表示及其變換分析的正確性。
　　 基于鄰接矩陣的變胞機構結構綜合方法只能適合單鉸機構，綜合結果也不能包含符合變胞要求的復鉸機構。對于包含全部單鉸和復鉸變胞機構的結構綜合，提出了基于廣義關聯(lián)矩陣運算的變胞機構結構綜合方法。通過四構件綜合到五構件的變胞機構結構綜合實例，驗證了該方法對于單鉸和復鉸變胞機構結構綜合的正確性和有效性。

5、r>　　 在變胞機構和傳統(tǒng)機構的結構綜合中，識別同構運動鏈是要解決的主要問題之一。針對此問題提出了一種基于廣義關聯(lián)矩陣的機構運動鏈同構的判定方法，給出了該方法的詳細的判定規(guī)則和步驟，并通過實例進行了驗證。該方法對于運動鏈的同構判定具有簡單、準確、高效、實用的特點。
　　 柔性變胞機構是變胞機構的一個新的研究方向，本文給出了柔性變胞機構的定義和柔性變胞機構的組成元素，并給出了柔性變胞機構的結構簡圖表示方法，提出了柔性變胞機構的鄰

6、接拓撲圖和鄰接矩陣的表示方法。對于柔性變胞機構的結構變換分析，本文提出了一種基于鄰接矩陣的數(shù)學運算方法，并通過應用實例驗證了該鄰接矩陣運算方法對于柔性變胞機構的結構分析是有效的和正確的。
　　 對于柔性變胞機構的結構綜合，提出了基于鄰接矩陣運算的柔性變胞機構的結構綜合方法，給出了該方法詳細的運算規(guī)則和運算步驟。通過對一個三桿至四桿柔性變胞機構的結構綜合應用實例，給出了該方法的具體應用過程，并通過應用實例驗證了該方法對于柔性變胞機