本文選題：單環(huán)機構 + 分岔機構��； 參考：《北京交通大學》2017年博士論文

【摘要】：單環(huán)機構是研究并聯(lián)、混聯(lián)和冗余驅動機構等多環(huán)復雜機構的重要基礎。變自由度機構中的運動分岔機構在多功能、多模式操作設備等方面具有廣泛的應用前景。近年來研究者針對單環(huán)分岔機構提出了一些構型,但仍然缺乏系統(tǒng)的方法。本文針對單環(huán)過約束機構構型設計方面展開工作,提出了一種單環(huán)過約束機構的設計方法,并應用于單環(huán)運動分岔機構。基于螺旋理論和單環(huán)機構過約束對自由度的影響,提出了單環(huán)過約束機構的分支設計方法。定義了分支參數(shù)Lcn。從鄰接轉動副關節(jié)軸線空間關系著手,建立了不同空間鄰接關系的備選支鏈庫,并分析了這些分支可以提供的約束螺旋。對分支約束螺旋系進行組合,研究分支組合能夠得到的公共約束類型。通過約束螺旋的交集關系,獲得不同約束類型、不同桿數(shù)、不同配置的單環(huán)過約束機構組成方案�；趩苇h(huán)機構自由度特性和單環(huán)過約束機構的分支設計方法,分析了提供一個公共力約束的單環(huán)6R過約束機構雙分支組成方案,提出了能夠使雙分支提供重合力約束且約束穩(wěn)定存在的幾何條件。基于其中一種保證公共力約束穩(wěn)定存在的幾何條件,設計了新型6R過約束機構。分析了 6R過約束機構的運動螺旋系,并提出了機構的閉環(huán)方程。明確了運動分岔機構的原理及設計原則,提出了運動分岔機構的臨界瞬時位形,配對關節(jié)以及配對觸發(fā)運動的概念。并結合第2章提出的單環(huán)過約束機構的分支設計法,選取L4PIP型4R分支,按照機構雙分支提供一個公共力偶約束的幾何條件,構建了具有RR配對關節(jié)的8R單環(huán)運動分岔機構。從機構幾何封閉的角度,得到8R運動分岔機構具有兩種初始位形下的四個運動分支;從運動分岔機構臨界瞬時位形的角度,按照該機構的配對關節(jié)觸發(fā)運動條件是否滿足,將機構的運動總結為三種模式,且三種運動模式彼此互斥。基于本文提出的新型8R運動分岔機構設計了一款雙足/輪式雙模式移動機器人。機器人的步行功能由8R運動分岔機構在非觸發(fā)運動分支實現(xiàn)。分別選定不同主動關節(jié)組合施加不同驅動,對8R機構進行了運動學仿真,驗證了對應運動分支機構的自由度等運動學特性,并給出了驅動方案。規(guī)劃了機器人在雙足步行模式的基本步態(tài)。通過對8R運動分岔機構進行拓撲拓展,實現(xiàn)了機器人的雙模式轉換。利用機構的臨界瞬時位形的高度優(yōu)勢設計了輪式機器人。兼顧輕量化原則,對機器人機械系統(tǒng)進行了結構設計并解決了雙工作模式時機器人的支撐問題。最后,建立了雙模式機器人的試驗樣機。
[Abstract]:This paper presents a design method of a single - loop overconstrained mechanism , which is based on the relationship between the degree of freedom of a single - loop mechanism and the design principle of a single - loop overconstrained mechanism .
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH112

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本文編號：1923965