一、具有多种运动状态的机构自由度计算（论文文献综述）
赵福群[1]（2021）在《多操作模式折展机器人机构设计及性能分析》文中研究说明近年来,随着机器人的设计水平与技术不断发展,其工作环境逐步向着复杂化和多样化转变,机器人的移动和操作方式也由单一化独立设计逐步向着多种功能融合与集成的方式扩展。为提高机器人适应复杂环境和任务的能力,研究学者相继提出了功能复合式、结构重构式等新型设计方式的机器人构型。然而,如何提出机器人多种功能的融合方法,以及相对应的功能切换方式,是设计过程中亟需解决的问题。此外,机器人若进行多功能融合后,支链结构往往具有较多的驱动和杆长数目,如何设计和优化机器人在非工作状态时的叠放位型,以提高运输和携带的便捷性,是机器人结构设计层面的另一重要问题。本文以机器人实现支链的可折展性为基础,基于多条支链与操作对象可组成并联机构的设计思想,将多条支链与操作对象组成的整体看作为某种并联机构的拓扑形式,并结合并联机构的结构优势和特点,提出了一类多操作模式折展机器人机构的设计方法。此外,本文分别针对机器人实现多种操作模式、移动和操作功能融合的机构本体进行了构型设计,对不同类型典型机构的工作性能、功能融合以及模式切换方法等进行了探索性研究。具体研究内容如下:（1）折展支链设计。为得到支链折展特性与操作特性之间的内在联系,通过支链中运动副的运动形式和连接特点,提出了折展因子与支链根部的概念,在此基础上,得到了支链的折展性条件。同时,考虑支链叠放区域的尺度限制,提出了支链实现兼具折展与操作自由度的构型设计方法。此类支链可在非工作状态下叠放于指定区域,且各杆件位于同一平面内,使机构在非工作状态下具有较小的占用体积。同时,支链可在进行工作时展开,并对操作对象完成不同的操作模式。（2）多操作模式折展机器人机构设计。利用多条支链可与操作对象组合为某种并联机构拓扑形式的设计思想,将操作模式映射到操作对象所实现自由度的形式上,提出了一种可根据操作任务来改变机构拓扑形式的支链与操作对象组合方法,即支链分解法和支链与平台分解法。由该方法所得到的机器人机构称为多操作模式折展机器人机构,此类机构可通过支链与操作对象的连接与释放实现多种操作模式和功能的切换。（3）可变操作性能的典型机构设计与分析。为解决机构输出性能单一化的问题,基于实现机构对操作对象实现性能重构的设计目标,提出了具有四条折展支链的多操作模式折展机器人机构构型,各支链结构分别为:RPRR,RPRRR,RPRRR和RPRR。将机构中每三条不同的支链作为一组支链与操作对象连接形成不同并联机构的拓扑形式,所形成的并联机构均能对操作对象实现2R1T的操作模式,而由于支链结构的不同,使得每组支链对操作对象的操作性能各不相同。基于得到的不同并联机构下的任务工作空间为性能指标,提出了满足具体任务需求的机构工作模式与支链切换方法,并进行了任务轨迹规划的分析与验证。（4）具有操作性能对称的典型机构设计与分析。为解决支链与操作对象所形成并联机构的操作受限于奇异位型的问题,基于实现连续高操作性能输出的设计目标,提出了具有结构和操作性能对称的多操作模式折展机器人机构构型。针对机构进行了运动学和雅克比矩阵的建立和求解,得到了机构发生奇异位型时的参数表达。结合Type-I型奇异是机构大转角输出的关键限制因素,进行了相应的切换策略和轨迹规划。在切换过程中,利用伪逆矩阵进行了基于分解运动控制时的数值模拟和关节轨迹插值计算。最终,完成了机构中执行支链与待执行支链间的切换控制,使机构可以规避奇异位型,实现对操作对象的连续性操作。（5）具有移动与操作功能融合的典型机构设计与分析。以实现移动操作复合功能的机器人作为设计切入点,设计了腿臂功能切换关节,通过将该关节配置在支链的末端,机器人可实现包括折展、移动和操作的功能模式。建立了机器人在不同模式下的运动学模型。同时,为得到机器人在操作模式下的操作性能,进行了机器人的操作力学与相应动力学的分析计算。通过建立机器人在操作模式下的动力学模型,得到了支撑支链与操作支链动力学的耦合关系。并基于力可操作度评价指标,进行了机器人在操作模式下调姿优化计算,通过仿真分析验证了机器人的操作能力。（6）多模式切换规划与仿真实验。为更好地针对机器人进行模式切换规划,将机器人的工作模式细化分为三种模式。第一模式为折展模式,包括机器人的折叠和展开过程;第二模式为移动模式,包括机器人的站立和移动过程;第三模式为操作模式,包括机器人的支撑操作过程。定义了各模式的初始位型,机构可通过运动到指定位型来实现模式之间的切换。在第一模式中,采用了较易控制的step函数进行了驱动关节的动作顺序设计。在第二模式中,主要解决了机器人站定后实现行走的问题。在第三模式中,为确定机器人在操作过程和模式切换过程的立足点,基于机器人末端操作轨迹,建立了包括四自由度操作支链的逆运动学模型,三支链与地面所组成并联机构的逆运动学模型以及两机构叠加后的逆运动学模型,并基于所建立模型完成了在第三模式下机构的任务轨迹规划。通过上述理论设计,利用MATLAB进行了仿真验证,计算得到的实际末端轨迹曲线、期望末端轨迹以及跟踪误差,其跟踪误差最大值为0.6mm。同时,利用ADAMS仿真平台完成了机器人各模式下运动以及切换过程的仿真实现,其结果为后续该机构的实际样机功能实验开展提供了理论基础。（7）典型动作与模式切换的样机功能验证。本文最后,提出了具有移动与操作功能融合的机器人样机结构设计方案和控制系统,进行了样机的动作调试。在调试中,针对移动和调整立足点时支链末端轨迹进行了解算验证,实现了支链末端轨迹的期望运动。基于理论和仿真结果,对机器人开展了包括折展模式、四足移动模式、操作模式的工作过程以及各模式之间相互切换的样机功能验证实验。实验结果表明了所设计机器人的样机可以在预定的模式规划中平稳运行与切换,证明了此类机器人在设计方法与模式切换规划上的可行性和正确性。
谷海宇[2]（2021）在《考虑绳孔特性的绳驱蛇形机械臂动力学与控制》文中进行了进一步梳理绳驱蛇形机械臂是基于仿生学原理设计的超冗余机构,由多个刚性或柔性关节串联构成,又名象鼻机器人、仿生章鱼、仿生触手等。对于空间狭窄、结构封闭、障碍密布的操作环境,普通机械臂由于自由度较少、机构尺寸庞大等原因无法进入,而绳驱蛇形机械臂则可以携带操作工具进入。因此,绳驱蛇形机械臂在航空航天、石油化工、医疗器械、核工业等领域具有广泛的应用前景。现阶段绳驱蛇形机械臂的研究虽然取得了一定的成果,但是却面临着运动精度低和抗干扰能力差的缺陷,控制建模不完善、未考虑模型不确定性是导致上述缺陷的主要原因。本文针对以上问题,对包含绳孔非线性的绳驱蛇形机械臂的建模和滑模控制开展研究。本文以16自由度绳驱蛇形机械臂为研究对象,提出了机构设计方案,并建立了虚拟样机模型和实验样机。基于理想绳孔模型的绳驱蛇形臂建模过程为:首先将绳索简化为绳段力,利用D-H矩阵建立了关节型机器人的运动学模型;然后通过机构运动学模型计算出绳孔位置和速度,由此得到绳索速度与关节速度的映射关系;最后基于虚功原理计算绳索在关节处的等效驱动力矩,利用Lagrange方程建立绳驱蛇形机械臂的动力学模型。当考虑绳孔摩擦、绳孔间隙、绳索柔性时,绳索长度和绳索拉力所受影响较大。为建立绳孔非线性模型,首先基于Stribeck模型建立绳孔摩擦模型,然后利通过Chebyshev多项式拟合绳孔间隙导致的绳长误差,最后基于绳孔摩擦模型计算绳段拉力并得到绳索柔性误差。绳长误差由绳孔间隙误差和绳索柔性误差导致,通过绳长误差建模,可对绳驱蛇形机械臂的运动学模型进行修正。绳段拉力可等效为作用在万向节中心的力螺旋,由此可将绳索力转化为关节等效驱动力,并利用Lagrange方程得到包含绳孔摩擦的绳驱蛇形臂动力学模型。仿真和实验结果表明,通过在机构运动学模型和动力学模型中引入绳孔非线性补偿,可大幅降低仿真与实验结果的误差,从而完善绳驱蛇形机械臂的运动学模型和动力学模型。为进行逆运动学和逆动力学计算,冗余机器人在完成任务空间主运动时需要对零空间自运动进行优化。绳驱蛇形臂自由度较多,优化目标函数在运动空间内有多个极值,常用的雅可比矩阵伪逆法的优化效果不理想,智能优化算法无法保证实时性。为解决此问题,本文同时使用形状优化和关节角度优化法对绳驱蛇形机械臂进行运动学优化。基于3阶Bézier曲线模拟蛇形臂形状,由3/8Simpson规则计算曲线长度,依据曲线与实际机构间的长度误差制定优化目标函数,利用梯度法计算Bézier曲线控制点坐标,从而得到机构的连续形状函数。部分万向节中心被约束在形状曲线上,可将超冗余机构转化为多个低冗余机构,基于增广雅可比矩阵伪逆法可实现关节角度优化。利用动力学模型的位置变分推导绳驱蛇形机械臂的刚度模型,求解能同时满足动力学方程和刚度方程的绳索拉力,基于线性二次型优化方法实现绳索拉力优化。同时,利用模型重构技术调节绳索拉力,可避免运动过程中驱动力超限。本文基于变结构滑模控制设计轨迹跟踪控制器,使绳驱蛇形机械臂在运动过程中能够有效抵抗不确定性扰动。通过构建关节状态观测器,并利用计算力矩法进行反馈线性化,使用干扰观测器和双曲正切函数削弱滑模控制的“抖振”现象。基于绳驱蛇形臂的反馈线性化模型分别设计关节空间、任务空间和扩展任务空间的轨迹跟踪滑模控制器。最后,通过虚拟样机联合仿真对比三种控制器在考虑绳孔补偿和不考虑绳孔补偿时的运动控制效果。结果表明,考虑绳孔补偿的滑模控制器的位置跟踪误差和控制力“抖振”均小于不考虑绳孔补偿的滑模控制器;扩展任务空间的滑模控制器比关节空间滑模控制器的轨迹跟踪精度高,比任务空间滑模控制器的稳定性强。
刘伟[3]（2021）在《多模式并联机构构型综合与运动模式变换研究》文中研究表明研究具有主动适应多变环境和被动适应突发状况能力的智能型可重构机构和机器人,对我国先进制造领域和新一代机器人的创新发展具有重大意义。现有的多模式、可重构并联机构较少,在结构设计方面,没有较为系统的方法,构型的提出往往依赖于设计者突发的灵感,驱动配置情况不够理想。多模式并联机构创新设计是机构学的一项重要研究内容,本文将不同类型的多模式支链引入多模式并联机构设计中,对一类具有多模式特征的可重构并联机构进行研究,减少驱动副数目和支链数目,提高机构对复杂工况的适应性。对球面4R机构的运动模式进行分析。研究机构结构参数对其运动模式的影响。首先,使用位移流形理论综合了具有2R1T和3R,2T1R和2R1T两类运动模式的并联机构。选取了一种具有此类可变换运动模式的新机构,使用旋量理论分析了其运动模式变换时的位形特征,分析了其在不同运动模式下的自由度特征,分析了支链驱动副选取的可行性。这种新型机构在两种运动模式的一般位形下,使用3个驱动副可以实现对机构的控制。这种机构在两种运动模式的变换位形下,机构的自由度为4,需要使用1个辅助驱动副实现机构运动模式变换。基于该类机构设计了可实现机构自由度数目变化的并联机构。其次,基于具有2R1T、2T1R运动模式的并联机构,在其动平台上分别串联平面平行四边形机构和转动副后,提出了一种混联多模式支链,分析了串联多模式支链和混联多模式支链的运动模式。采用旋量理论分析了具有串联和混联多模式自由度支链的机构在运动模式变换过程中的自由度特征,验证了该机构在不同运动模式下驱动副选取的合理性。在机构自由度和机构驱动副选取合理性分析时,选取不同的杆件作为动平台,简化了分析过程。结果表明,该含有混联多模式支链的并联机构分别具有3T、2T1R和2R1T,3R、2R1T和2T1R运动模式,当该机构在上述3种运动模式的一般位形下,3个驱动副可以实现对机构的控制。机构在运动模式变换时,需要通过两种运动模式的共同位形。当该机构在运动模式变换时,机构处于约束奇异位形,需增加1个辅助驱动副,以实现机构运动模式的变换。再次,提出了一种对球面4R机构在结构参数不确定的情况下进行运动模式分析的方法。将机构位移运动学方程进行万能代换转换成为代数方程,通过双变量代数方程可因式分解的条件,得到运动方程可准素分解时,机构结构参数满足的条件,再对该运动方程进行参数化表示,从而确定其因式分解的形式,结合机构关节变量等于π时,机构的运动模式情况,最终对满足不同结构参数关系的机构的运动模式进行全面分析。对球面4R机构其双变量多项式运动方程进行因式分解和参数化,研究了不同结构参数对其运动模式的影响。发现了具有两种变轴线运动模式的球面4R机构。分析了具有不同运动模式的球面4R机构连杆在约束奇异位形时的瞬时转动轴线,设计了连杆瞬时轴线在运动模式变换时重合的双环球面机构。当双环球面机构中的球面4R环路中连杆的瞬时转动轴线与其他2个转动副轴线共线,与另外一个转动副轴线共面时,当球面4R环路中连杆的瞬时转动轴线形成的直纹面的切平面与上述平面重合时,球面机构可以实现运动模式的变换。使用含有多模式球面4R机构设计了具有两种运动模式的双环球面机构。根据具有不同运动模式的球面4R和球面双环机构,使用位移流形理论对具有变转动轴线和定转动轴线3T1R运动模式的并联机构进行了综合。最后,结合脚踝关节的转动运动康复和模拟脚踝受到压力时的康复运动,提出将具有3R和2R1T运动模式的并联机构用于脚踝康复运动设备。设计了具有两种脚部姿态的夹具,从而使得康复设备在进行脚踝转动康复的3R运动模式时,机构不会处于两种运动模式的变换位形。提出对腿部设置固定挡板,使得脚踝部承受压力时,即康复设备处于2R1T运动模式时,机构远离运动模式变换位形。提出了将弹簧与康复机构的移动副和转动副连接,不使用辅助驱动副实现机构运动模式变换的方法。
李传扬[4]（2021）在《模块化对称式3-R（SRS）RP多环机构操作臂研究》文中提出随着我国载人飞船、空间站、月球和火星探测、对地观测、空间科学研究等重大航天工程的陆续启动与实施,对可实现空间大范围在轨操控任务的宇航空间机构的需求越来越迫切。在未来航天任务中,宇航机构必须具备开展大范围空间作业的能力,如实现太空垃圾的回收、失控卫星的轨道修正与维护、实施空间攻防等。而目前的空间操控技术多有弊端,如:大尺度变几何桁架结构和驱动较为复杂,关节式机械臂整体刚度低且操作不够灵活。因此,迫切需要研究一种大尺度、多自由度、高刚度、可折叠的空间桁架式操作臂系统。受生物细胞学理论启发,将机构中的运动副、运动支链以及机构本身视为细胞,并用旋量代数理论完成其数学表达。基于细胞学中的裂胞过程,提出裂胞自由度分析法及裂胞奇异分析法,用以分析多环耦合机构的自由度及构型奇异性。采用自由度分析法对三个代表性的多环耦合机构进行分析,以证明方法的正确性。提出对称式3-R（SRS）RP多环机构新构型,其中R表示转动副,S表示球副,P表示移动副,相比并联机构具有更大的刚度质量比;将多个多环机构模块首尾串联可构造空间模块化操作臂,其刚度优于关节式机械臂,适合于操作臂的大型化并具备可折叠功能。采用绳杆式的结构设计方案可进一步增强其整机刚度。提出一种新型球副机构,并构建由两个同心球副及一个轴线过中心的转动副组成的SRS复合铰链,可实现真正的理想节点设计,增强运动精度,并简化运动学及动力学模型。对多环机构的几何、自由度、构型奇异特性进行分析,可知:（1）机构具有3个自由度,分别为绕中间平面相交两轴线的转动及沿中间平面法线方向的移动;（2）机构在运动过程中的任意姿态,上下两个单元始终关于中间平面对称;（3）由于机构中间移动副的存在,其构型奇异位姿均可避免。对多环机构运动特性分析可知:（1）机构理论上可实现完全折叠和动平台最大180°的转动;（2）机构几何奇异位姿位于其工作空间的边界位置,在工作空间中运动始终为连续运动。通过模块化操作臂系统运动学和工作空间分析可知,操作臂具有优良的折叠与弯曲运动性能,三模块操作臂工作空间近似球形,具有较好的操作范围。3-R（SRS）RP多环机构具有多个单自由度铰链（转动副和移动副）,其需要3个驱动实现全驱动,具备84种驱动模式配置可能,主要有3R类,2R1P类,1R2P类,以及3P类四大类型。因此,本文提出一种驱动模式优化方法,包含广义驱动力均布准则、功率消耗均布准则以及驱动策略准则。对3-R（SRS）RP多环机构驱动模式进行分析可知,3R类驱动模式在功耗分布方面最优,但在驱动策略准则角度,3P类驱动模式为最优解。提出一种多模块操作臂驱动模式分配策略,确定三模块多环机构操作臂驱动模式分配方案为:接近静平台的模块采用3R类驱动模式,其余采用3P类驱动模式。此外,建立三模块操作臂系统的动力学模型,求解得到系统的广义驱动力列阵,用以设计操作臂样机及电机选取。搭建三模块多环机构操作臂样机实验测试系统,并分别开展模块运动模式验证实验、运动学特性验证实验、两种同构驱动模式下功耗测试实验、操作臂广义驱动力测试实验,分别验证本文对3-R（SRS）RP多环机构的构型特性分析、运动特性分析、驱动模式分析以及动力学分析的正确性。从而证实模块化3-R（SRS）RP多环机构操作臂具备空间大尺度、多自由度、高刚度、可折叠的特点,具备空间应用的潜力。本文研究工作的开展为我国空间大尺度智能结构体设计理论与方法贡献思路,为空间非合作目标的抓取及空间大范围灵活操控提供理论和技术支持。
杜晓强[5]（2021）在《UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能与位姿跟踪控制研究》文中认为为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,保证水下机器人顺利完成水下作业任务。为此本文提出UPR-UPU-UR矢量推进机构,作为水下机器人的推进装置。本文从理论研究入手,经过仿真计算和实验验证,UPR-UPU-UR矢量推进机构具有良好的矢量推进性能和方便快捷操纵性能。具体研究内容如下:（1）创新设计一种UPR-UPU-UR矢量推进机构,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,构建矢量推进机构的位置模型。基于速度雅克比矩阵进行速度和加速度建模,得到矢量推进机构支链的运动变化规律。计算了矢量推进机构的运动性能指标,评价该矢量推进机构的推进性能。（2）构建了矢量推进机构的动力学模型,求解出动平台运动规律和驱动力矩之间的动力学关系。利用ADAMS和Simulink联合仿真技术,为虚拟样机搭建运动控制系统,引入PID控制策略,实现对动平台运动轨迹的精确控制。联合仿真验证运动控制系统的控制效果,为物理样机在后续加工制造和调试的相关工作中,提供了正确的理论依据。（3）构建矢量推进水下机器人,引入基于摩擦补偿的自适应控制技术,设计了模糊控制器,搭建了推进航行控制系统,开展了水下机器人在多种运动模式下的位姿跟踪控制,还进行了空间路径跟踪控制,表明了水下机器人机动具有灵活性能和推进航行的操纵性能。（4）搭建了矢量推进机构的实验样机,调试了矢量推进机构的运动驱动控制系统,进行动平台位姿调整实验,开展了水下机器人的多种模式的运动试验。试验结果表明:矢量推进机构有效地提高了水下机器人在水下作业的机动敏捷性能。
聂良益[6]（2021）在《复杂多环连杆机构可动性研究及其多模式设计》文中进行了进一步梳理面对日益严峻的国际竞争环境,研制性能优异且拥有自主知识产权的高端机械装备是实现从“中国制造”走向“中国创造”的根本保障。机构是机械装备的“骨架”,其设计水平决定了装备的性能。连杆机构有着易于加工、安装,承载能力大,传动性能好,成本低,可靠性高等优点,是机械装备中最普遍、最常用、最基础的构造部分,也是国内外机构学界研究的重点。随着机械设备在高端制造、工程机械、康复医疗、武器装备、航空航天等领域的功能需求越来越多样,应用场景也越来越广泛,对机械设备的设计要求更加复杂,对应的连杆机构设计从简单连杆机构向多自由度,多环路,可重构,变刚度,刚、柔耦合等复杂连杆机构转变。因此,复杂连杆机构设计是一个前景较为巨大的研究方向,其对我国高端机械设备的研发工作具有重大的实践指导意义。本文以复杂连杆机构为研究对象,以机构的分支、完全旋转、奇异性为切入点,详细地探讨了复杂多环连杆机构可动性问题,然后在此基础上,研究了复杂连杆机构运动多模式拓扑设计问题。本文的主要研究内容如下:1)基于环路方程,多项式判别式,关节旋转空间等工具,建立了平面/球面连杆机构的输入-输出或输入间关系等式,绘制了相应的分支识别图,解决了复杂平面连杆机构以及球面一自由度六杆、二自由度七杆机构的分支识别问题。提出了以分支识别图中是否存在分支点,来判定连杆机构内各环路间运动是否耦合的方法,并对比分析了解耦性和耦合性两类连杆机构的应用特点。2)基于平面四杆机构曲柄存在条件与平面闭环单链连杆机构中判断曲柄存在的N杆旋转定理,提出了以分支识别图与N杆旋转定理相结合的手段分析多环连杆机构曲柄存在的方法,并在平面Stephenson六杆机构进行了验证,同时总结了两条多环连杆机构存在曲柄的充分条件。3)提出了几何作图法的等效子图来识别复杂多环连杆机构的奇异性,定义了机构退化等效子图的概念并建立了基本子图集,通过两种拓扑拆分方式解决了平面七杆,平面八杆机构的奇异性识别问题。针对机构退化等效子图在复杂多环连杆拆分与子图识别较为繁琐的缺点,提出了以机构速度瞬心为组成元素的瞬心虚拟等效子图识别法,确定了着名的蝴蝶八杆与三种拓扑结构的二自由度七杆的奇异位置。面对连杆机构的不确定瞬心识别问题,提出了瞬心虚拟环的方法,解决对复杂多环连杆机构瞬心识别问题,将瞬心虚拟等效子图的应用范围进一步地扩大。4)提出了以数学图论为基础,机构的传动角为验证手段,对比机构拓扑图中机构独立环路间瞬时活动因子与环路因子大小,以确定连杆机构奇异位置的可编程数字识别方法,实现了复杂多环连杆机构奇异性智能识别,且单自由度12杆,二自由度九杆、11杆机构的奇异位置被首次确定。5)依据平面连杆机构突破自身死点位置桎梏会形成新的运动模式的机构特性,提出了尺度变化型、力矩增加型、多重组合型三类可替换多模式机构运动模块,结合连杆机构奇异识别图论法,得到了多种含有多个运动模式的新拓扑构型。将多模式模块与机构的胚图综合法结合,实现了多模式连杆机构拓扑图的自动综合,得到了相应的邻接矩阵。与连杆机构的分支识别图结合,探讨了多模式连杆模块与尺度的关系,并提出了连杆机构尺度优化准则。
张洪川[7]（2020）在《折纸启发柔顺机构理论与实验研究》文中指出受三维复杂结构制造能力限制,大多数柔顺机构结构尺寸较大,其运动形式多为平面运动,在小型化和空间复杂运动层面仍然面临诸多挑战。由于折纸机构具有从平面内向平面外运动的特点,许多受折纸启发的空间柔顺机构应孕而生,为具有空间复杂功能的小型柔顺机构设计提供了新的设计思路。但是,大多数受折纸启发的机构是从刚性机构角度出发,对实际折纸机构中存在的稳态现象、欠驱动现象以及折痕铰链的系统设计研究较少。本文正是在这一背景下,以折纸启发柔顺机构为研究对象,展开如下研究:（1）针对具有对称运动特性的折纸启发柔顺机构,提出了一种基于机构内势能函数的稳态综合分析方法。该方法首先利用机构对称运动建立运动学模型,然后联立机构内势能函数和稳态判据,推导出机构稳态条件和稳态相图参数化方程,最后通过柔顺铰链刚度比、铰链势能零位角和稳态相图,对该类机构的稳态进行分析和逆向设计。通过对典型折纸启发柔顺机构的案例分析,即kaleidocycles折纸启发柔顺机构和waterbomb折纸机构,说明了该方法的有效性。（2）针对一般运动约束的折纸启发柔顺机构,提出了一种基于增广拉格朗日泛函的稳态和欠驱动运动学分析方法。该方法用哈密顿基本原理,利用考虑机构隐式约束的拉格朗日泛函,推导机构的稳态位置和欠驱动运动学方程。以该方法为基础,对具有四个基础单元的kaleidocycles-8R机构的案例分析,说明了分岔运动和稳态具有对应关系,证明了对称构型下柔顺kaleidocycles机构的对称运动原理;对考虑折痕顶点铰链刚度的waterbomb-6R机构,在稳态邻域的欠驱动运动学模型进行了数值计算和验证,说明了该方法的有效性。（3）针对折纸启发柔顺机构的铰链设计问题,基于伴随变换和柔度矩阵法,提出了相应的LES柔顺铰链设计方法。该方法通过旋量伴随变换对给定拓扑结构的LES柔顺铰链进行柔度矩阵组装,通过将铰链平面外几何参数和平面内几何参数分离归一化的方式,对柔顺铰链各方向柔度比进行分析和优化设计。以该方法为基础,设计了多种LES柔顺铰链,并采用该铰链进行了典型折纸启发柔顺机构设计和实验验证。本文研究内容对折纸启发柔顺机构中存在的稳态分析和逆向设计、欠驱动运动学分析以及柔顺铰链设计等多个关键问题提供了切实可行的研究思路和解决方法,对折纸机构和柔顺机构相关理论有重要的意义和价值。
张海强[8]（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》文中研究指明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。
罗颖[9]（2020）在《并联式可调姿机器人的设计与分析》文中研究指明并联式抓取机器人以其高精度、高承载、动态响应快和便于控制的优势,在需要大量重复和精密作业的工业加工领域具有很高的应用价值。而面对越来越复杂的加工工艺与流程,抓取机器人自由度的需求不仅仅局限于简单的平移操作,可同时完成目标工件抓取与调姿功能的机器人成为一个重要的研究方向。基于上述背景,本文以并联式可调姿机器人为设计目标,进行了相应的设计与分析,其具有良好的姿态空间与操作性能,能够快速高效地完成实际所需的目标任务。本文首先根据并联式可调姿机器人的设计目标与要求,提出了多种满足自由度需求的构型设计方案。在综合考虑机器人安装难度、关节转角大小以及实际控制等多种因素后,确定了机器人的具体构型方案,并计算其自由度以验证构型的正确性。对机器人进行了包括运动学位置解以及速度分析在内的运动学分析,通过理论计算与仿真对比证实其正确性后,基于运动学方程绘制了工作空间,分析各杆件尺寸参数对工作空间大小的影响规律。通过对机器人静刚度和灵巧性的分析,验证其运行的可靠性、承载能力与移动能力;对机器人进行了运动/力传递性能分析,并基于此对机器人的奇异性位形进行了分类与阐述。计算了机器人的姿态空间,定义了关于机器人姿态能力的评价指标,并绘制了姿态能力在设计空间中分布情况。根据机器人不同的运动模式,以姿态能力和工作空间最大为目标对机器人尺寸进行了优化,计算出最优的结构参数。采用拉格朗日方法完成了对机器人的动力学分析,与仿真软件中虚拟样机的运动结果进行对比,验证了动力学模型的正确性;基于典型任务目标,利用动力学的分析结果,对3-4-5次多项式和正弦修正梯形这两种轨迹规划方式进行优选;基于理论分析与仿真结果,设计并制作了并联式可调姿机器人样机,实现了机器人在各任务需求下的运动与操作,分析了机器人重复定位精度,验证了机器人设计与理论计算方法的正确性。
刘然[10]（2020）在《地面移动双四面体机构的设计与性能研究》文中提出移动机器人作为协助人类进行生产生活的一类新型辅助工具,广泛应用于先进制造、海空探索、医疗服务、军事侦察等具有精细化、繁重性、危险性或未知性特点的任务领域。这就要求移动机器人具有更强的复杂地形适应性。作为移动机器人的重要执行部件,多种轮式、履带式、腿式、混合式以及其它新型地面移动机构被不断探索和开发,用于提高机器人的移动能力。本文从几何学中多面体的空间关系出发,应用机构学中连杆机构的设计原理,对多面体进行几何与机构构造,探索具有全新构型与移动机理的地面移动多面体机构设计方法,获得具有移动功能与折展功能的地面移动多面体机构。具体针对四面体基本单元,进行双四面体构造,提出一类具有全姿态移动能力和折叠缩放功能的地面移动双四面体机构。首先对双四面体进行几何与机构构造,提出地面移动双四面体机构的设计方法。进而设计得到Bennett环单动力共面双四面体移动机构、PPP基多模式对顶双四面体移动机构、Sarrus链可折展对偶双四面体移动机构,针对三种机构的移动能力与折展功能展开深入分析。同时对滚动双四面体机构的运动规划策略进行探索研究。具体研究内容如下:（1）根据四面体的几何与机构特性,阐明选取四面体作为基本单元的原因以及构造双四面体机构的必要性与构造要求。进而提出基于几何构造与机构构造的地面移动双四面体机构设计方法。通过对两个四面体单元进行结构复合与几何演化,构造出三种典型双四面体几何体。对几何体进行机构化设计,得到双四面体机构家族,基于自由度与移动能力筛选出三种构型,由可展单环过约束机构对其进行环路耦合,得到自由度数目较少且具有折展功能的三种地面移动双四面体机构。（2）基于由设计方法得到的含Bennett机构单耦合环路共面双四面体机构,对其结构参数进行特殊化与具体化设计,提出Bennett环单动力共面双四面体移动机构。通过杆件形状设计,使机构具有柱状折叠功能。基于运动学与移动能力分析,得到机构通过单动力实现连续移动、转向及折展功能的基本原理与实施策略。（3）基于由设计方法得到的含PPP机构三耦合环路对顶双四面体机构,对其与环节动物结构进行类比设计,提出PPP基多模式对顶双四面体移动机构。结合环节动物的运动机制与多面体机构的移动原理,利用质心控制方法,实现机构直线波动模式启动步态与直行步态、水平波动模式转向步态以及垂直波动模式台阶攀爬步态多模式步态的集成设计。进而针对机构对于斜坡、台阶、沟槽、窄缝等典型障碍的通过能力进行定量分析,提出面向多模式移动及越障任务的矩阵式路径生成算法,为该双四面体机构提供运动规划策略。（4）基于由设计方法得到的含Sarrus机构多耦合环路对偶双四面体机构,对其顶点形状进行特定设计,提出Sarrus链可折展对偶双四面体移动机构。该机构由全R副构成,且其任意顶点和两条与之相连的支链是一个Sarrus机构。利用Sarrus机构将旋转运动转化为精确直线运动的运动特性,设计规划两种非碰撞滚动步态,使机构具有全姿态非碰撞滚动能力。同时提出机构的伞状折叠与径向缩放双重折展模式,增加了机构的便携性与功能多样性。（5）针对共面双四面体机构与对偶双四面体机构具有不规则三角形移动轨迹的特点,构建一般化滚动双四面体机构模型,设计并提出包含上层路径规划策略与下层步态规划策略的分层式运动规划策略,获得机构由初始位姿移动至目标点的输入参数序列与移动路径。进而对一般化机构分别执行移动、转向与操作任务的运动规划进行算例分析,并通过运动仿真验证规划结果。最后对包含一般化滚动双四面体机构在内的四种地面移动双四面体机构的运动性能进行对比分析。
二、具有多种运动状态的机构自由度计算（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、具有多种运动状态的机构自由度计算（论文提纲范文）
（1）多操作模式折展机器人机构设计及性能分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 课题相关的研究现状 |
| 1.2.1 机器人多支链操作与折展设计 |
| 1.2.2 基于并联机构理论的机器人设计 |
| 1.2.3 移动与操作复合式机器人设计 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 尺度限定条件下折展支链的设计方法 |
| 2.1 多操作模式折展机器人机构及任务描述 |
| 2.2 可配置操作度与折展支链数目 |
| 2.2.1 可配置操作度 |
| 2.2.2 支链配置数目 |
| 2.3 尺度约束下的可折展支链设计 |
| 2.3.1 关节数量确定 |
| 2.3.2 支链折展性条件 |
| 2.3.3 基于折展因子的支链构建 |
| 2.4 折展支链构型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 多操作模式折展机器人机构的设计方法 |
| 3.1 基于操作功能的机构分类及模式切换 |
| 3.1.1 操作功能分类 |
| 3.1.2 模式切换描述 |
| 3.2 基于支链与操作物体组合的设计方法 |
| 3.2.1 支链分解法 |
| 3.2.2 支链与平台分解法 |
| 3.3 机构设计实例 |
| 3.3.1 机构设计流程 |
| 3.3.2 含有单级平台的操作类机构构型设计 |
| 3.3.3 含有两级平台的移动操作类机构构型设计 |
| 3.3.4 含有两级平台的协同操作类机构构型设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 支链切换下的多操作模式折展机器人设计与分析 |
| 4.1 可变操作性能的多操作模式折展机器人机构 |
| 4.2 可变操作性能的多操作模式折展机器人机构分析 |
| 4.2.1 机构的运动学分析 |
| 4.2.2 各模式下工作性能的对比分析 |
| 4.2.3 基于位置工作空间下的支链切换 |
| 4.2.4 机构结构参数对工作性能的影响 |
| 4.3 性能空间对称型多操作模式折展机器人机构 |
| 4.3.1 性能空间对称型多操作模式折展机器人机构设计 |
| 4.3.2 运动学分析 |
| 4.3.3 机构奇异性分析 |
| 4.3.4 基于Type-I型奇异支链折展运动规划 |
| 4.4 支链折展与模式切换规划控制 |
| 4.4.1 支链折展位姿模型 |
| 4.4.2 支链折展路径规划算法 |
| 4.4.3 仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多功能融合下的多操作模式折展机器人设计与分析 |
| 5.1 机器人运动学及性能分析 |
| 5.1.1 运动学分析 |
| 5.1.2 各模式下的速度分析 |
| 5.1.3 工作空间的计算 |
| 5.2 操作模式下动力学分析 |
| 5.2.1 支链的动力学模型 |
| 5.2.2 操作模式下的动力学模型 |
| 5.3 操作模式下力学性能与优化 |
| 5.3.1 基于力学可操作性的力学评价 |
| 5.3.2 基于力学评价指标的机构调姿优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 机器人模式切换的虚拟仿真及样机功能验证 |
| 6.1 模式定义与模式规划仿真 |
| 6.1.1 工作模式与切换 |
| 6.1.2 模式切换节点分析 |
| 6.2 工作模式与切换仿真 |
| 6.2.1 折叠模式与移动模式切换 |
| 6.2.2 移动模式下步态规划 |
| 6.2.3 移动模式与操作模式切换 |
| 6.3 样机设计与功能验证 |
| 6.3.1 样机设计与搭建 |
| 6.3.2 样机实验前调试 |
| 6.3.3 模式切换功能验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 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 |
（2）考虑绳孔特性的绳驱蛇形机械臂动力学与控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 蛇形臂机器人发展与应用综述 |
| 1.3 绳驱蛇形机械臂的关键技术综述 |
| 1.3.1 绳驱蛇形臂机构设计方案 |
| 1.3.2 绳驱蛇形臂运动学建模研究 |
| 1.3.3 绳驱蛇形臂动力学建模研究 |
| 1.3.4 绳驱蛇形臂运动优化研究 |
| 1.3.5 绳驱蛇形臂运动控制研究 |
| 1.4 当前研究存在的问题与技术挑战分析 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 绳驱蛇形机械臂设计与动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 绳驱蛇形机械臂机构设计 |
| 2.2.1 机构总体设计方案 |
| 2.2.2 运动关节设计 |
| 2.2.3 臂体机构设计 |
| 2.2.4 驱动基座设计 |
| 2.3 绳驱蛇形机械臂符号化描述 |
| 2.4 绳驱蛇形机械臂运动学建模 |
| 2.4.1 关节-任务空间运动映射 |
| 2.4.2 绳索-关节空间运动映射 |
| 2.5 绳驱蛇形机械臂动力学建模 |
| 2.5.1 基于虚功原理的绳索等效力矩计算 |
| 2.5.2 基于Lagrange方程的机构动力学模型 |
| 2.6 运动仿真与实验验证 |
| 2.6.1 虚拟样机与实验系统 |
| 2.6.2 运动学仿真与实验 |
| 2.6.3 动力学仿真与实验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于绳孔特性的绳驱蛇形机械臂动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 绳驱蛇形机械臂绳孔接触几何模型 |
| 3.3 绳孔非线性模型 |
| 3.3.1 基于Chebyshev多项式的绳孔间隙模型 |
| 3.3.2 基于Stribeck模型的绳孔摩擦模型 |
| 3.3.3 基于绳孔摩擦的绳段弹性变形 |
| 3.4 基于绳孔非线性的绳驱蛇形机械臂模型 |
| 3.4.1 基于绳孔非线性的绳驱蛇形机械臂运动学模型 |
| 3.4.2 基于绳孔非线性的绳驱蛇形机械臂动力学模型 |
| 3.5 仿真与实验 |
| 3.5.1 绳索参数测量 |
| 3.5.2 绳索柔性变形计算 |
| 3.5.3 绳孔间隙计算 |
| 3.5.4 运动学仿真与实验 |
| 3.5.5 动力学仿真与实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 绳驱蛇形机械臂冗余运动优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于形位协同优化的运动学优化 |
| 4.2.1 运动学优化目标与优化流程 |
| 4.2.2 基于Bézier曲线的连续形状优化 |
| 4.2.3 形状万向节运动状态求解 |
| 4.2.4 基于速度梯度法的关节角度优化 |
| 4.3 基于主动刚度调节的绳索力优化 |
| 4.3.1 绳索力优化目标与优化流程 |
| 4.3.2 臂体刚度模型 |
| 4.3.3 冗余绳索力优化 |
| 4.3.4 基于模型重构的力超限优化 |
| 4.4 运动优化仿真与实验分析 |
| 4.4.1 绳驱蛇形机械臂形状优化 |
| 4.4.2 绳驱蛇形机械臂关节角度优化 |
| 4.4.3 绳驱蛇形机械臂绳索拉力优化 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 绳驱蛇形机械臂变结构滑模运动控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 绳驱蛇形机械臂模型特性及不确定性 |
| 5.2.1 绳驱蛇形机械臂动力学特性 |
| 5.2.2 绳驱蛇形机械臂不确定性及假设 |
| 5.3 基于计算力矩法的滑模控制 |
| 5.3.1 基于计算力矩法的反馈线性化 |
| 5.3.2 关节状态观测器 |
| 5.3.3 基于切换函数的滑模控制器 |
| 5.3.4 基于双曲正切函数的滑模控制器 |
| 5.4 基于干扰观测器的轨迹跟踪滑模控制 |
| 5.4.1 干扰观测器设计 |
| 5.4.2 基于关节状态的轨迹跟踪滑模控制器设计 |
| 5.4.3 基于任务状态的轨迹跟踪滑模控制器设计 |
| 5.4.4 基于扩展任务状态的轨迹跟踪滑模控制器设计 |
| 5.5 运动控制验证 |
| 5.5.1 基于关节状态的轨迹跟踪滑模控制器验证 |
| 5.5.2 基于任务状态的轨迹跟踪滑模控制器验证 |
| 5.5.3 基于扩展任务状态的轨迹跟踪滑模控制器验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 雅可比矩阵及绳孔参数 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）多模式并联机构构型综合与运动模式变换研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多模式机构构型研究现状 |
| 1.2.2 多模式机构运动模式分析方法 |
| 1.2.3 对称多模式并联机构运动模式 |
| 1.2.4 球面机构及其在关节康复中的应用 |
| 1.3 主要研究内容与结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文整体结构 |
| 2 具有两类运动模式的并联机构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 具有3R和2R1T运动模式的并联机构运动模式分析 |
| 2.2.1 构造定运动模式运动链 |
| 2.2.2 基于位移流形理论选取多运动模式运动链 |
| 2.2.3 运动模式变换位形机构自由度分析 |
| 2.2.4 2R1T运动模式机构自由度分析 |
| 2.2.5 3R运动模式机构自由度分析 |
| 2.3 具有2R1T和2T1R运动模式的并联机构运动模式分析 |
| 2.3.1 构造定运动模式运动链 |
| 2.3.2 基于位移流形理论选取多运动模式运动链 |
| 2.3.3 2T1R运动模式自由度分析 |
| 2.3.4 运动模式变换过程中机构自由度分析 |
| 2.3.5 2R1T运动模式自由度分析 |
| 2.4 基于两类运动模式的并联机构综合的变自由度并联机构 |
| 2.4.1 基于具有2R1T和2T1R模式机构的变自由度并联机构 |
| 2.4.2 基于具有3R和2R1T模式机构的变自由度并联机构 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 具有三类运动模式的并联机构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 混联多模式支链 |
| 3.3 具有3T、2T1R和2R1T运动模式的并联机构 |
| 3.3.1 3T运动模式分析 |
| 3.3.2 3T1R瞬时自由度位形分析 |
| 3.3.3 2T1R运动模式分析 |
| 3.3.4 2T2R瞬时自由度位形分析 |
| 3.3.5 2R1T运动模式分析 |
| 3.4 具有2T1R、3R和2R1T运动模式的并联机构 |
| 3.4.1 2T1R运动模式分析 |
| 3.4.2 2R2T瞬时自由度位形分析 |
| 3.4.3 2R1T运动模式分析 |
| 3.4.4 3R1T瞬时自由度位形分析 |
| 3.4.5 2R1T运动模式分析 |
| 3.4.6 3R1T瞬时自由度分析 |
| 3.4.7 3R运动模式分析 |
| 3.4.8 两种2R1T运动模式 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多模式球面4R机构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 代数几何基础知识 |
| 4.3 确定具有多种运动模式球面4R机构结构参数的方法 |
| 4.4 具有约束奇异位形的球面4R机构运动模式分析 |
| 4.4.1 球面4R机构运动学方程可分解因式的条件 |
| 4.4.2 球面4R机构运动学方程参数化 |
| 4.4.3 球面4R机构运动模式分析 |
| 4.5 球面4R机构约束奇异位形瞬时转动轴线 |
| 4.5.1 球面4R机构连杆瞬时轴线计算 |
| 4.5.2 球面4R机构连杆瞬面切平面的确定 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 多模式双环单自由度球面机构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双环单自由度球面机构运动学方程 |
| 5.3 含有多种定轴运动模式球面4R机构的双环球面机构运动模式 |
| 5.4 双环路球面机构约束奇异位形 |
| 5.5 不具有约束奇异位形的球面双环机构结构参数满足的充分条件 |
| 5.6 具有约束奇异位形且只具有一种运动模式的球面双环机构 |
| 5.7 仅具有两种运动模式的双环球面机构 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 基于多模式球面4R、双环机构设计的3T1R并联机构 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 具有多种3T1R运动模式的并联机构 |
| 6.3 运动模式变换位形瞬时转动轴线重合的3T1R并联机构 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 多模式并联机构在脚踝关节康复设备中的应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 脚踝关节康复运动 |
| 7.3 康复设备机构结构 |
| 7.4 康复运动时避免机构通过约束奇异位形 |
| 7.5 机构运动模式变换 |
| 7.6 本章小结 |
| 8 全文总结与研究展望 |
| 8.1 研究工作总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（4）模块化对称式3-R（SRS）RP多环机构操作臂研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 大型空间操作臂研究发展现状 |
| 1.2.1 空间关节式机械臂 |
| 1.2.2 其他操作臂系统 |
| 1.3 空间多环机构研究发展现状 |
| 1.3.1 多环机构构型及应用 |
| 1.3.2 球副机构及复合球铰 |
| 1.3.3 多环机构理论分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 多环耦合机构自由度及奇异性分析方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 裂胞与并胞概念的提出及其数学表达 |
| 2.2.1 旋量代数基础 |
| 2.2.2 裂胞与裂胞分化 |
| 2.2.3 并胞与并胞变异 |
| 2.3 基于裂胞的多环机构自由度分析方法 |
| 2.3.1 裂胞自由度分析方法中的裂胞原则 |
| 2.3.2 约束分析 |
| 2.3.3 关联自由度 |
| 2.3.4 自由度分析流程 |
| 2.4 基于裂胞的多环机构奇异分析方法 |
| 2.4.1 等效并联机构的奇异分析 |
| 2.4.2 并联支链的奇异分析 |
| 2.4.3 裂胞奇异分析法的分析流程 |
| 2.5 案例分析 |
| 2.5.1 案例一:魔球结构 |
| 2.5.2 案例二:多环混联机构 |
| 2.5.3 案例三:双层双环机构 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂构型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 对称式3-R(SRS)RP多环机构 |
| 3.2.1 新型多环机构构型 |
| 3.2.2 机构绳杆式结构设计及其特点 |
| 3.3 多环机构SRS复合铰链 |
| 3.3.1 1S机构 |
| 3.3.2 新型球副机构的拓展及应用 |
| 3.4 基于裂胞过程的机构演变 |
| 3.4.1 机构的解耦 |
| 3.4.2 公共运动链的简化 |
| 3.5 3-R(SRS)RP多环机构几何特性分析 |
| 3.5.1 转动位置A |
| 3.5.2 转动位置B |
| 3.6 3-R(SRS)RP多环机构自由度分析 |
| 3.6.1 静平台与动平台平行 |
| 3.6.2 静平台与动平台不平行 |
| 3.7 3-R(SRS)RP多环机构奇异分析 |
| 3.7.1 静平台与动平台平行 |
| 3.7.2 静平台与动平台不平行 |
| 3.7.3 构型奇异性分析讨论 |
| 3.8 基于3-R(SRS)RP多环机构的模块化操作臂构型设计 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂运动特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多环机构模块折展及弯曲运动性能分析 |
| 4.2.1 折展性能分析 |
| 4.2.2 弯曲运动性能分析 |
| 4.3 多环机构模块正位置分析 |
| 4.4 多环机构模块几何奇异分析 |
| 4.4.1 节点微分运动学 |
| 4.4.2 雅克比矩阵 |
| 4.4.3 几何奇异分析 |
| 4.5 工作空间及运动模式分析 |
| 4.5.1 位置及方向工作空间 |
| 4.5.2 多环机构模块三种运动模式 |
| 4.6 模块化多环机构操作臂运动特性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 对称式3-R(SRS)RP多环机构及其模块化操作臂驱动模式研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 驱动模式优化方法 |
| 5.2.1 三种评判准则 |
| 5.2.2 广义驱动力均布准则 |
| 5.2.3 功率消耗均布准则 |
| 5.2.4 驱动策略准则 |
| 5.3 多环机构模块动力学模型 |
| 5.3.1 可动构件的运动螺旋 |
| 5.3.2 旋量映射矩阵 |
| 5.3.3 动力学模型 |
| 5.4 多环机构模块驱动模式分析 |
| 5.4.1 84 种驱动模式 |
| 5.4.2 基于折叠和弯曲运动模式的运动轨迹 |
| 5.4.3 基于功耗均布准则优化分析 |
| 5.4.4 基于驱动策略准则的优化分析 |
| 5.4.5 最优驱动模式 3R和 3P类 |
| 5.5 3R和3P类驱动模式功耗仿真分析 |
| 5.6 模块化多环机构操作臂驱动模式分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 多环机构操作臂动力学分析及实验验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 操作臂动力学模型 |
| 6.2.1 可动构件的运动旋量 |
| 6.2.2 旋量映射矩阵 |
| 6.2.3 动力学模型 |
| 6.3 具备3R和3P类驱动模式的操作臂样机实验测试系统 |
| 6.3.1 广义驱动力计算 |
| 6.3.2 实验系统搭建 |
| 6.4 模块运动模式测试实验 |
| 6.5 模块运动特性测试实验 |
| 6.6 3R类及3P类驱动模式功耗测试实验 |
| 6.6.1 模块动力学模型验证 |
| 6.6.2 3R和3P驱动模式分析验证 |
| 6.7 操作臂运动性能及应用测试实验 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 自由度分析案例 |
| A.1 魔球机构中的几何及约束分析 |
| A.1.1 几何关系验证 |
| A.1.2 八杆机构两个自由度的讨论 |
| A.1.3 魔球分支机构中的八杆环路 |
| A.2 多环混联机构的运动旋量 |
| A.3 双层双环机构运动旋量 |
| 附录B R驱动模式 |
| 附录C 非同构驱动模式仿真分析 |
| 附录D 动力学模型中矩阵的表达 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能与位姿跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景、目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 矢量推进式水下机器人 |
| 1.2.2 并联机构的运动性能 |
| 1.2.3 水下机器人的控制技术 |
| 1.2.4 国内外文献综述和存在的问题 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 UPR-UPU-UR矢量推进机构的设计与推进性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的结构设计 |
| 2.3 UPR-UPU-UR矢量推进机构的自由度计算 |
| 2.4 UPR-UPU-UR矢量推进机构的运动学建模 |
| 2.4.1 位置反解 |
| 2.4.2 位置正解 |
| 2.4.3 速度模型 |
| 2.4.4 加速度模型 |
| 2.5 UPR-UPU-UR矢量推进机构的灵巧度与刚度性能 |
| 2.6 UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 UPR-UPU-UR矢量推进机构的动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的动力学建模 |
| 3.2.1 动力学建模 |
| 3.2.2 动力学模型仿真与结果分析 |
| 3.3 UPR-UPU-UR矢量推进机构的ADAMS仿真 |
| 3.3.1 虚拟样机模型导入 |
| 3.3.2 虚拟样机的ADAMS设置 |
| 3.3.3 虚拟样机的运动控制仿真与结果分析 |
| 3.4 基于ADAMS与MATLAB/Simulink联合仿真 |
| 3.4.1 联合仿真控制系统设计思路 |
| 3.4.2 联合仿真控制系统的搭建 |
| 3.4.3 虚拟样机的PID控制参数调试 |
| 3.5 多刚体虚拟样机的运动控制仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 矢量推进水下机器人的位姿跟踪控制算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 矢量推进水下机器人的运动坐标系构建 |
| 4.3 矢量推进水下机器人的运动学建模 |
| 4.3.1 运动路径的计算 |
| 4.3.2 运动学模型 |
| 4.3.3 运动学模型的参数确定 |
| 4.4 矢量推进水下机器人的位姿跟踪控制算法 |
| 4.4.1 模糊控制器的设计 |
| 4.4.2 水平运动的位姿跟踪控制 |
| 4.4.3 多种运动模式下的位姿跟踪控制 |
| 4.5 矢量推进水下机器人的空间路径跟踪控制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 UPR-UPU-UR矢量推进机构的样机研制与试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 UPR-UPU-UR矢量推进机构的样机研制 |
| 5.2.1 硬件部分搭建 |
| 5.2.2 软件部分设计 |
| 5.2.3 控制系统设计 |
| 5.3 实验样机的动平台姿态调整实验 |
| 5.4 矢量推进水下机器人的航行试验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果和参加的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）复杂多环连杆机构可动性研究及其多模式设计（论文提纲范文）
| 作者简历 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪言 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 连杆机构研究总体概述 |
| 1.3 连杆机构分支研究概述 |
| 1.4 连杆机构完全旋转特性研究概述 |
| 1.5 连杆机构奇异性研究概述 |
| 1.6 多模式连杆机构研究概述 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第二章 复杂多环连杆机构运动的连续性研究 |
| 2.1 平面复杂多环连杆机构的分支识别 |
| 2.1.1 环路方程建立与消元 |
| 2.1.2 关节旋转空间 |
| 2.1.3 分支识别图 |
| 2.1.4 平面六杆机构分支识别 |
| 2.2 球面复杂多环连杆机构的分支识别 |
| 2.2.1 环路方程建立与消元 |
| 2.2.2 球面六杆机构分支识别 |
| 2.2.3 球面七杆机构分支识别 |
| 2.3 讨论与对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 复杂多环连杆机构完全旋转特性研究 |
| 3.1 杆件关系不等式 |
| 3.1.1 Grashof定理 |
| 3.1.2 N杆旋转定理 |
| 3.2 分支图曲柄判定法 |
| 3.2.1 平面四杆机构分支图曲柄判定 |
| 3.2.2 平面五杆机构分支图曲柄判定 |
| 3.2.3 多环连杆机构分支图曲柄判定 |
| 3.3 讨论与对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 复杂多环连杆机构奇异性研究:等效杆组法 |
| 4.1 机构退化等效子图 |
| 4.1.1 等效子图的奇异性 |
| 4.1.2 平面七杆机构等效子图与奇异性 |
| 4.1.3 平面八杆机构等效子图与奇异性 |
| 4.2 瞬心虚拟等效子图 |
| 4.2.1 瞬心虚拟等效子图概述 |
| 4.2.2 瞬心虚拟环法 |
| 4.2.3 平面七杆机构瞬心虚拟等效子图与奇异性 |
| 4.3 讨论与对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复杂多环连杆机构奇异性研究:图论法 |
| 5.1 机构拓扑图论法 |
| 5.1.1 机构拓扑图 |
| 5.1.2 机构拓扑分解法 |
| 5.2 连杆机构死点判定 |
| 5.2.1 机构的传动角 |
| 5.2.2 机构死点判定法则 |
| 5.3 单自由度复杂多环连杆机构奇异性识别 |
| 5.3.1 平面四杆机构死点识别 |
| 5.3.2 平面六杆机构死点识别 |
| 5.3.3 平面八杆机构死点识别 |
| 5.3.4 平面10杆机构死点识别 |
| 5.3.5 平面12杆机构死点识别 |
| 5.4 二自由度复杂多环连杆机构奇异性识别 |
| 5.4.1 平面五杆机构死点识别 |
| 5.4.2 平面七杆机构死点识别 |
| 5.4.3 平面九杆机构死点识别 |
| 5.4.4 平面11杆机构死点识别 |
| 5.5 讨论与对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 复杂多环连杆机构多模式设计 |
| 6.1 多模式平面连杆机构 |
| 6.1.1 超越奇异位置的多模式运动 |
| 6.2 多模式机构替换模块 |
| 6.2.1 多模式机构尺度变化型模块 |
| 6.2.2 多模式机构力矩变化型模块 |
| 6.2.3 多模式机构多重组合型模块 |
| 6.3 机构多模式设计 |
| 6.3.1 机构拓扑综合 |
| 6.3.2 多模式机构组成及尺度优化 |
| 6.3.3 应用实例 |
| 6.4 讨论与对比 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）折纸启发柔顺机构理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 英文缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 折纸与机构 |
| 1.1.2 折纸启发柔顺机构前沿应用 |
| 1.2 折纸启发柔顺机构——研究现状及关键问题 |
| 1.2.1 柔顺机构 |
| 1.2.2 折纸及其机构学模型 |
| 1.2.3 折纸启发的柔顺机构关键问题 |
| 1.3 本文的主要内容及结构 |
| 第二章 具有对称运动约束的折纸启发柔顺机构稳态研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于机构内势能函数的折纸启发柔顺机构稳态分析方法 |
| 2.2.1 机构内势能函数 |
| 2.2.2 机构稳态判据 |
| 2.2.3 稳态相图参数化方程 |
| 2.3 任意基础单元数量kaleidocycles折纸启发柔顺机构的稳态分析 |
| 2.3.1 机构运动学分析 |
| 2.3.2 kaleidocycles机构内势能函数 |
| 2.3.3 kaleidocycles机构稳态分析 |
| 2.4 Waterbome折纸启发的多稳态机构分析 |
| 2.4.1 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态分析 |
| 2.4.2 Waterbomb-8R折纸启发柔顺机构稳态分析 |
| 2.4.3 两种waterbomb折纸特殊构型稳态性能曲线对比 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 一般运动约束的折纸启发柔顺机构稳态及欠驱动运动学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 一般运动约束的折纸启发柔顺机构运动学模型 |
| 3.2.1 完整系统及理想机构约束条件下的增广拉氏方程 |
| 3.2.2 基于弹簧铰链模型的机构运动稳定性判据 |
| 3.2.3 基于弹簧铰链模型的机构准静态条件下稳态及欠驱动运动学模型 |
| 3.3 基于伪刚体模型的kaleidocycles-8R机构分析 |
| 3.3.1 运动学分析 |
| 3.3.2 机构稳态判据与欠驱运动方程 |
| 3.3.3 特殊构型分析与讨论 |
| 3.4 多单元对称构型kaleidocycles机构欠驱对称运动分析 |
| 3.5 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态及欠驱运动学模型 |
| 3.5.1 机构伪刚体模型 |
| 3.5.2 增广拉格朗日方程 |
| 3.5.3 具体构型稳态位置邻域的欠驱运动学模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 应用于折纸启发柔顺机构的LES柔顺铰链研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于伴随变换和柔度矩阵法的LES柔顺铰链优化设计方法 |
| 4.2.1 基于螺旋理论伴随变换的柔度矩阵组装 |
| 4.2.2 设计变量分离及归一化 |
| 4.2.3 LES柔顺铰链优化分析与设计方法 |
| 4.3 圆弧-直梁型柔顺铰链 |
| 4.3.1 几何特征 |
| 4.3.2 柔度矩阵和柔度比分析 |
| 4.3.3 应用于典型折纸启发柔顺机构的圆弧-直梁型铰链参数优化与分析 |
| 4.4 具有弱耦合转动变形LES柔顺铰链的优化设计与分析 |
| 4.4.1 构型综合与分析 |
| 4.4.2 LET-车轮型柔顺铰链优化设计及性能分析 |
| 4.4.3 LET-叉形型顺铰链分析及优化设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 折纸启发柔顺机构实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传统直梁型柔顺铰链的kaleidocycles机构稳态性能曲线 |
| 5.3 基于圆弧-直梁型I柔顺铰链kaleidocycles机构稳态性能曲线 |
| 5.3.1 稳态性能曲线仿真实验 |
| 5.3.2 双向约束稳态性能曲线测量 |
| 5.3.3 小尺寸末端执行机构验证样机 |
| 5.4 基于圆弧-直梁型II铰链折纸启发柔顺机构稳态及特殊位置实验 |
| 5.4.1 Kaleidocycles-8R柔顺机构稳态实物实验 |
| 5.4.2 Waterbomb-6R折纸启发柔顺机构稳态及特殊位置验证实验 |
| 5.5 基于LET-车轮型柔顺铰链的kaleidocycles机构稳态实验 |
| 5.5.1 LET-车轮型柔顺铰链弱耦合转动变形仿真实验 |
| 5.5.2 稳态实物实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1 waterbomb-6R机构的欠驱动运动约束关系推导 |
| 附录2 LES柔顺铰链圆弧段柔度矩阵 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）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 |
（9）并联式可调姿机器人的设计与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 末端移动式并联抓取机器人研究现状 |
| 1.2.2 末端可调姿并联抓取机器人研究现状 |
| 1.2.3 并联机构动力学研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 并联式可调姿机器人构型设计 |
| 2.1 设计目标与要求 |
| 2.2 构型设计与选型 |
| 2.3 机构自由度计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 2RUS&2RRPaR可调姿机器人运动学分析 |
| 3.1 运动学反解 |
| 3.2 运动学正解 |
| 3.3 数值算例 |
| 3.4 速度分析 |
| 3.5 工作空间分析 |
| 3.5.1 位置工作空间 |
| 3.5.2 结构参数变化对工作空间的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 2RUS&2RRPaR可调姿机器人性能分析 |
| 4.1 静刚度分析 |
| 4.2 灵巧度分析 |
| 4.3 运动/力传递性能分析 |
| 4.3.1 RUS支链旋量分析 |
| 4.3.2 RRPaR支链旋量分析 |
| 4.4 奇异性分析 |
| 4.4.1 约束奇异分析 |
| 4.4.2 传递奇异分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于姿态能力及工作空间的尺度优化 |
| 5.1 无量纲化参数空间设计 |
| 5.2 姿态能力分析 |
| 5.3 基于多目标的尺度优化 |
| 5.3.1 位置高度固定时的尺度优化 |
| 5.3.2 位置高度变化时的尺度优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 机器人抓取任务规划与样机实验 |
| 6.1 机器人动力学分析 |
| 6.1.1 动力学理论建模 |
| 6.1.2 动力学仿真与验证 |
| 6.2 基于实际任务的轨迹规划 |
| 6.2.1 运动路径描述 |
| 6.2.2 基于3-4-5次多项式运动规律的轨迹规划 |
| 6.2.3 基于正弦修正梯形运动规律的轨迹规划 |
| 6.2.4 轨迹规划仿真与优选 |
| 6.3 样机搭建与实验 |
| 6.3.1 结构设计 |
| 6.3.2 硬件与控制设计 |
| 6.3.3 样机抓取操作实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 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 |
（10）地面移动双四面体机构的设计与性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 移动机构发展概述 |
| 1.2.1 传统移动机构 |
| 1.2.2 混合式移动机构 |
| 1.2.3 整体变形式移动机构 |
| 1.3 课题来源与研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 本文研究的主要内容 |
| 2 双四面体机构设计方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 四面体结构特性 |
| 2.2.1 四面体几何结构特性 |
| 2.2.2 四面体移动机构特性 |
| 2.3 地面移动双四面体机构的设计方法 |
| 2.3.1 双四面体几何构造方法 |
| 2.3.2 双四面体机构构造方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 BENNETT环单动力共面双四面体移动机构 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机构设计 |
| 3.2.1 机构描述 |
| 3.2.2 自由度分析 |
| 3.3 机构运动学分析 |
| 3.3.1 Bennett机构几何参数与位置坐标 |
| 3.3.2 RSR支链位置坐标 |
| 3.4 运动可行性与步态规划 |
| 3.4.1 运动可行性分析 |
| 3.4.2 运动步态规划 |
| 3.5 样机与实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 PPP基多模式对顶双四面体移动机构 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机构设计 |
| 4.2.1 机构描述 |
| 4.2.2 自由度分析 |
| 4.2.3 移动机理描述 |
| 4.3 运动学分析 |
| 4.3.1 可缩放3-RPS并联单元 |
| 4.3.2 可缩放3-SPR并联单元 |
| 4.3.3 PPP基对顶双四面体移动机构 |
| 4.4 多模式波动步态设计 |
| 4.4.1 直线波动模式启动步态 |
| 4.4.2 直线波动模式直行步态 |
| 4.4.3 水平波动模式转向步态 |
| 4.4.4 垂直波动模式台阶攀爬步态 |
| 4.5 越障能力分析 |
| 4.5.1 台阶攀爬 |
| 4.5.2 斜坡攀爬 |
| 4.5.3 沟壑通过 |
| 4.5.4 窄缝通过 |
| 4.6 路径规划与控制策略 |
| 4.7 样机与实验 |
| 4.7.1 样机设计 |
| 4.7.2 移动步态实验 |
| 4.7.3 越障能力实验 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 SARRUS链可折展对偶双四面体移动机构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机构设计 |
| 5.2.1 机构描述 |
| 5.2.2 自由度分析 |
| 5.3 运动学分析 |
| 5.3.1 Sarrus链三角形环路 |
| 5.3.2 中心四面体机构 |
| 5.3.3 对偶双四面体移动机构 |
| 5.4 运动可行性分析与步态设计 |
| 5.4.1 非碰撞滚动可行性分析 |
| 5.4.2 方向Ⅰ非碰撞滚动步态 |
| 5.4.3 方向Ⅱ非碰撞滚动步态 |
| 5.4.4 方向Ⅲ非碰撞滚动步态 |
| 5.5 连续滚动路径 |
| 5.6 双重折展模式 |
| 5.6.1 伞状折叠模式 |
| 5.6.2 径向缩放模式 |
| 5.7 样机与实验 |
| 5.7.1 样机设计 |
| 5.7.2 双重折展功能实验 |
| 5.7.3 移动功能实验 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 双四面体机构运动规划 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 运动规划策略 |
| 6.2.1 一般化滚动双四面体机构建模 |
| 6.2.2 运动可行性与运动学、动力学分析 |
| 6.2.3 上层路径规划策略 |
| 6.2.4 下层步态规划策略 |
| 6.3 算例分析 |
| 6.3.1 移动任务算例 |
| 6.3.2 转向任务算例 |
| 6.3.3 操作任务算例 |
| 6.4 性能对比 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 应用及展望 |
| 参考文献 |
| 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 |
四、具有多种运动状态的机构自由度计算（论文参考文献）
- [1]多操作模式折展机器人机构设计及性能分析[D]. 赵福群. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]考虑绳孔特性的绳驱蛇形机械臂动力学与控制[D]. 谷海宇. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]多模式并联机构构型综合与运动模式变换研究[D]. 刘伟. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]模块化对称式3-R（SRS）RP多环机构操作臂研究[D]. 李传扬. 哈尔滨工业大学, 2021
- [5]UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能与位姿跟踪控制研究[D]. 杜晓强. 山东大学, 2021(12)
- [6]复杂多环连杆机构可动性研究及其多模式设计[D]. 聂良益. 中国地质大学, 2021(02)
- [7]折纸启发柔顺机构理论与实验研究[D]. 张洪川. 华南理工大学, 2020
- [8]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)
- [9]并联式可调姿机器人的设计与分析[D]. 罗颖. 北京交通大学, 2020(03)
- [10]地面移动双四面体机构的设计与性能研究[D]. 刘然. 北京交通大学, 2020