發(fā)布時(shí)間：2021-06-30 11:27

　　為提高船舶靠泊安全系數(shù),減少大型船舶靠泊事故的發(fā)生,設(shè)計(jì)一種以"兩轉(zhuǎn)動(dòng)一平移3-RPU"并聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)的5自由度船舶靠泊裝置。基于螺旋理論和修正G-K公式,計(jì)算出并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度;利用齊次位姿變換建立各連桿矢量方程,推導(dǎo)出并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正反解數(shù)學(xué)表達(dá)式,基于位置反解表達(dá)式求出并聯(lián)機(jī)構(gòu)的雅克比矩陣,并根據(jù)雅克比矩陣對(duì)3-RPU機(jī)構(gòu)的3類運(yùn)動(dòng)學(xué)奇異性進(jìn)行分析;建立機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)速度與動(dòng)平臺(tái)速度之間的關(guān)系,對(duì)正反解的研究結(jié)果進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證,并運(yùn)用MATLAB對(duì)位置和速度反解進(jìn)行仿真;采用蒙特卡洛法求解并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可達(dá)工作空間,運(yùn)用MATLAB編程繪制出工作空間三維圖和截面圖,驗(yàn)證了3-RPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的可行性,為3-RPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

5自由度船舶靠泊裝置結(jié)構(gòu)簡圖

圖1 5自由度船舶靠泊裝置結(jié)構(gòu)簡圖為了完成3-RPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算和位置分析，分別建立動(dòng)坐標(biāo)系t-xyz和定坐標(biāo)系S-XYZ。原點(diǎn)S和t分別是B1B3和b1b3的中點(diǎn)，X方向由S指向B3,Z方向垂直于B1、B2、B3確定的平面向上，根據(jù)右手定則確定Y方向；同理，建立動(dòng)坐標(biāo)系t-xyz。B1B2B3和b1b2b3為等腰直角三角形，則定平臺(tái)上B1、B2和B3位置矢量表示為(XB1,0,0)、(0,YB2,0)和(XB3,0,0)，初始位形下b1、b2和b3在定坐標(biāo)系中位置矢量為(Xb1,0,Zb1)、(0,Yb2,Zb2)和(Xb3,0,Zb3),XB1=-XB3,Xb1=-Xb3,Zb1=Zb2=Zb3=Z。

圖3a)表示動(dòng)平臺(tái)僅沿Z軸移動(dòng)時(shí)，3條支鏈長度相等且呈線性變化；圖3b)表示動(dòng)平臺(tái)繞x軸呈正弦規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支鏈1和支鏈3長度固定，支鏈2的長度隨時(shí)間呈周期性變化；圖3c)表示動(dòng)平臺(tái)繞y軸呈正弦規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支鏈1和支鏈3長度隨時(shí)間呈對(duì)稱周期性變化，支鏈2的長度保持不變；圖3d)表示動(dòng)平臺(tái)同時(shí)在2個(gè)方向呈正弦規(guī)律變化時(shí)，支鏈1和支鏈3長度呈對(duì)稱周期性變化，支鏈2的長度呈先上升后下降的周期性變化；圖3e)表示動(dòng)平臺(tái)在3個(gè)方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)各支鏈長度的變化規(guī)律。3.3 3-RPU并聯(lián)機(jī)構(gòu)位置正解

【參考文獻(xiàn)】：
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