变胞机构的构态分析与结构综合

摘要

变胞机构的概念是在25届机器人学与机器学双学年会上提出的，它不同于定拓扑和定自由度的传统机构。变胞机构在完成多个工作阶段过程中杆件间的连接关系或自由度是发生变化。变胞机构在运动过程中要经历多个构态，不断地融合构件的连接关系构成新的机构形式。因此满足不同环境和工况变化的任务需求，为人们提供不同自由度的新型机构。
　　由于变胞机构的自由度数和拓扑结构在工作过程中会发生变化，这就使得对该机构的研究更加复杂，它除了涉及结构学、运动学和动力学外，还涉及图论、李代数和旋量理论等，是一个综合性研究领域。它改变了传统机构学的概念和机构设计方法，因此变胞机构给机构学的研究带来了生机和活力，目前对变胞机构的研究已经成为机构学的一个热点。
　　本文主要做了以下工作:
　　(1)对变胞机构自由度分析计算。系统总结各种情况的自由度计算公式，本文以平面刹车机构和控制钢材尺寸的变胞机构自由度计算为例，说明变胞机构与传统机构自由度计算的异同。
　　(2)对变胞机构的构态分析。用邻接矩阵表达各个杆件间的连接关系，应用图论画出变胞机构各个构态的拓扑图，简要举例介绍变胞机构构态分析的几种方法。另外，简化变胞矩阵的求法，通过例子验证简化后变胞矩阵的正确性和高效性。
　　(3)计算机辅助变胞机构结构综合。以五杆机构综合至六杆机构为例说明变胞机构结构综合的过程，运用计算机辅助得出所有综合方案。
　　(4)计算机辅助同构体辨识。同构体的辨识是结构综合中最关键的问题，同构体的辨识有很多方法，本文采用的是基于邻接矩阵的特征值和特征向量法运用计算机辅助现实对第4章综合结果同构体的辨识，获得非同构的所有综合方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 变胞机构的起源

1．2 变胞机构研究的理论意义

1．3 变胞机构研究的实用价值

1．4 变胞机构学的国内外研究现状

1．5 本文研究内容

第2章 变胞机构基础

2．1 变胞机构的特征及分类

2．2 机构自由度的计算

2．3 变胞机构的自由度计算实例

2．3．1 对一种平面变胞刹车机构的自由度计算

2．3．2 对一种控制钢材尺寸的变胞机构自由度计算

2．4 本章小结

第3章 变胞机构的构态变换分析

3．1 变胞机构的构态变换分析

3．2 变胞机构构态分析的矩阵转化法分析及应用

3．3 变胞机构构态分析的矩阵消阶法分析及应用

3．4 变胞机构的变胞方程法

3．4．1 变胞机构的描述

3．4．2 变胞方程的分析

3．4．3 变胞机构的变胞方程的举例

3．4．4 变胞矩阵的简化求法

3．5 本章小结

第4章 计算机辅助变胞机构的结构综合

4．1 变胞机构的综合分析

4．1．1 变胞机构结构综合的矩阵扩展法分析

4．1．2 变胞机构结构综合矩阵扩展法的举例

4．2 计算机辅助设计变胞机构结构综合

4．3 本章小节

第5章 变胞机构综合的同构体辨识

5．1 同构体的辨识方法

5．1．1 基于特征多项式法的同构辨识

5．1．2 基于哈明串的同构辨识

5．1．3 基于特征多项式法的同构辨识

5．2 计算机辅助构体辨识

5．2．1 变胞机构同构体辨识程序设计

5．2．2 基于特征多项式的同构体辨识及有效性验证

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢