螺旋理论

摘要： 根据通用型灵巧手的复杂性作业需求,设计了一种通用型灵巧手,它的主体包括手掌机构和手指机构,能够完成较为复杂的3维空间运动。因为灵巧手为高仿生运动机构,在结构上要有高度的拟生性,所以,对拇指根指节机构采用螺旋理论设计,以实现拇指的旋转运动,提高了拇指的灵活性。根据驱动根指节连续异构要求,利用折展技术对根指节的伸缩机构进行优化,减少整体结构的体积。为了验证设计的合理性,对根指节样机进行试验,结果符合设计要求。

摘要： 针对机床几何误差元素多、误差测量与辨识过程繁琐等问题,利用Sobol’全局灵敏度分析方法对空间误差模型中的几何误差元素进行灵敏度分析,筛选出影响较大的几何误差元素,从而降低误差测量与辨识过程的复杂度,简化空间误差模型。以螺旋理论为建模基础,建立机床空间误差模型;对所有几何误差元素进行Sobol序列抽样并通过蒙特卡洛估计法求解灵敏度,计算各误差元素的一阶灵敏度值及全局灵敏度值,从21个误差项中筛选出对机床空间误差影响较大的12项;将简化模型与完备模型进行对比,空间误差元素简化率为48%,其预测精度大于80%,说明了误差元素筛选的有效性,为机床空间误差建模、误差元素辨识以及空间误差补偿工作的简化提供参考。

摘要： 目的 针对目前流水线上的灌装机构,对含有不同倾角瓶子的通用性不强等问题,提出一种新型2CRU/2PRRR并联机构来解决这一问题。方法 首先用SolidWorks软件创建2CRU/2PRRR并联机构的立体模型。利用螺旋理论分析得出该机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对分析得出的自由度进行验证。然后利用运动学模型和D-H法分析求解机构动平台的位置反解。最后应用Matlab软件编写相应的极限边界搜索程序,运算求解出工作空间,并给出该灌装机构在流水线的应用实例。结果2CRU/2PRRR并联机构拥有1个转动自由度,3个方向的移动自由度。工作空间为规则立方体,内部连续无空洞且无奇异位型。结论 2CRU/2PRRR并联式灌装机构结构简单、运行稳定、性能良好,完全可以满足流水线上对含有倾角的瓶子进行灌装时的运动和工作范围需求,提高了灌装机构的通用性。

摘要： 针对越野车辆发动机动态性能测试需求,综合出了一种基于新型2UPS-2RPU-PU*冗余驱动并联机构的模拟平台。运用螺旋理论研究并联机构连续转轴存在且通过动平台中心的条件,提出一种具有连续转轴的2R1T并联机构综合方法,综合并优选出新构型2RPU-PU-UPS,该机构能够实现惯性较小的连续转动;分析机构的自由度性质和运动特性,证明该机构可以实现发动机不同工况下的运动耦合,更加接近实际路况;根据模拟平台重载需求,添加了无约束分支,并设计了剪叉机构分支,最终得到2UPS-2RPU-PU*机构;推导该机构的位置正、反解,并分析其工作空间和奇异性。所提出的构型有助于拓宽并联机构在模拟平台领域的应用,运动学分析对后续样机研制具有一定参考价值。

摘要： 为提高舰载设备服役期间的抗冲击性能,须在舰船和舰载设备之间安装隔冲装置。首先,以多杆并联构成的隔冲装置为研究对象,基于坐标变换矩阵,根据螺旋理论和多维隔冲的基本原理建立多杆隔冲装置动力学模型;其次,应用正则模态矩阵变换思想求解动力学方程,获得多杆隔冲装置自由响应和受迫响应解析解,并与机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems,简称ADAMS)的仿真响应结果进行对比;最后,对多杆隔冲装置进行落锤式冲击试验。结果表明:多杆隔冲装置能够有效隔离标准规范下的强冲击载荷,横向、纵向冲击隔离率达到97.79%,垂向冲击隔离率达到95.34%;仿真与理论结果契合度高,理论模型具有有效性;试验与仿真响应差值在3%左右,冲击隔离率随冲击载荷的提高呈增大趋势,装置在强冲击环境下仍具有良好的抗冲击能力。该结果可为多杆隔冲装置隔离舰载设备冲击载荷提供理论参考和数据基础。

摘要： 针对球面并联机构应用于机器人仿生领域时出现的耦合度高、控制不便、灵活性不足等问题,提出了一种具有半解耦特性的新型3分支球面并联机构。基于螺旋理论对机构进行了自由度分析,通过矢量法求解了机构运动学正反解并分析了机构的解耦特性。该机构具有绕X轴、Y轴、Z轴转动的3个自由度,其中,绕Z轴的转动仅由1个分支控制,其余两分支共同控制机构做绕X轴、Y轴的运动。基于微分变换法得到雅可比矩阵并讨论了奇异位形。以奇异位形和杆件干涉为约束条件,采用边界搜索法确定了机构的工作空间。基于机构的解耦特性提出了一种具有解耦系数的全域均值灵巧度,以工作空间和全域均值灵巧度为优化目标,采用粒子群优化算法(PSO)对机构结构参数进行了尺度综合。机构优化后,工作空间增大且在该空间内运动性能良好。研究为球面并联机构的样机设计和其他半解耦机构的尺度综合提供了理论依据。

摘要： 提出了一种二自由度空间8R并联机构用于人体髋关节康复。建立空间8R并联机构模型,运用螺旋理论对机构的初始位形及一般位形进行分析;采用D-H法建立空间8R并联机构的几何模型和运动学方程,得出了机构的运动学方程;运用Adams软件和理论计算共同验证了空间8R并联机构运动学方程的正确性,得出了机构在不同运动下,一个周期内的角位移变化规律。此空间8R并联机构性能稳定,能够进行平稳运动,可以有效提高髋关节康复效果。

摘要： 并联机构的冗余特性具有增大有效工作空间、实现容错运动等优点,可提高并联机构的性能。基于3-PRS并联机构结构特点,从运动子支链的构型出发,设计出具有冗余的运动子支链,提出了3-PR(P)S冗余并联机构;运用螺旋理论分析3-PR(P)S冗余并联机构的自由度,建立运动学模型,推导了运动学方程;针对经典蒙特卡洛法求解并联机构工作空间存在边界粗糙、精确度不够问题,提出了一种基于边界极值点增密的蒙特卡洛法,并对3-PR(P)S冗余并联机构进行工作空间分析,给出了具体的求解步骤;最后,通过Matlab进行编程与仿真,绘制出不同参数下3-PRS并联机构与其冗余并联机构的工作空间图谱。结果表明,在相同参数下,3-PR(P)S冗余并联机构的工作空间较3-PRS并联机构有较大的改善。研究为轨迹规划、容错控制提供了理论基础。

摘要： 为提高工作效率,让机构得到最大化利用,提出一种新型混联机构3-PRS&3P。建立该机构的动、静坐标系,采用螺旋理论对此混联机构进行自由度分析,并通过修正的Grubler-Kutzbach公式,对该混联机构自由度进行验证,得到一致的结果;对混联机构进行运动学逆解分析和正解分析,采用余弦定理和空间坐标变换法对此混联机构进行运动学逆解分析,采用牛顿迭代法进行运动学正解分析。然后通过MATLAB软件编程和ADAMS软件进行数值算例仿真,验证了运动学正解和逆解模型的正确性。最后对该混联机构动平台2的运动范围进行分析,分析结果表明:该混联机构动平台2具有较大的运动范围。

摘要： 对4-SPS/UPU并联机构进行运动学分析,该机构的驱动支链由分支SPS组成,恰约束主动支链由分支UPU组成。采用螺旋理论分析4-SPS/UPU机构的自由度,推导运动学正反解,得到Jacobian矩阵。构建工作空间求解的约束条件,基于MATLAB软件进行数值分析,求解定姿态下机构的位置工作空间,为后续研究及应用提供参考。

摘要： 本文是建立在螺旋理论的基础上，将其应用于导航算法设计中，降低导航算法设计和实现的复杂程度，并且提高计算精度，在理论与技术上开辟导航算法研究的新领域。首先以螺旋理论作为数学工具，对捷联算法进行重新编排，给出了由螺旋矢量计算导航参数的具体步骤，并设计螺旋矢量算法对载体的姿态、速度进行更新。其次推导了螺旋矢量算法与传统算法的关系，说明螺旋矢量算法与传统算法理论上的一致性。最后，在广义测试输入环境对设计的螺旋补偿算法进行仿真分析，仿真结果表明：高子样的螺旋补偿算法能够更好地应对刚体不可交换性误差对姿态，速度的影响，提高捷联惯导系统精度。

摘要： 本文在汽车转向操纵机构原理的基础上，阐述汽车转向操纵机构的空间结构。利用螺旋理论自身的优点，简述了螺旋理论在空间机构分析中的简洁性；然后把螺旋理论应用到转向操纵机构的空间分析上，在不建立机构运动方程的前提下，利用D-H坐标系，建立各个运动关节的螺旋量，确定螺旋量，进而实现汽车转向操纵机构的合理配置。

摘要： 基于螺旋理论的基础上分析了3-RPS并联机器人的运动学性质。该机构具有三个结构对称的支链，每个支链由一个转动副连接机座、一个球面副与动平台相连接，转动副与球面副由一移动副所连接。对其支链螺旋系分析可得到该机构的运动自由度为3，包括了2个移动和1个转动自由度。采用螺旋理论分析方法对该机构的奇异位形进行了分析和总结。

摘要： 本文采用基于螺旋理论的结构刚度符号推导方法,对一种新型大行程、高精度柔顺滑移铰的刚度开展了研究.将内部柔顺单元的刚度阵进行组合得出了其整体刚度矩阵,并通过有限元方法对刚度解析结果进行了有效性验证.

摘要： 介绍了一种新型3-PSP空间并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现一维平动和二维转动机构学原理,计算出该机构的自由度,建立3-PSP并联机构的位置方程,解出其位置正解.该并联机构是三条完全相同支链的空间并联机构,结构比较简单,是对S类并联机构的重要补充,在工业机器人、并联机床、位姿调整器和少自由度微型模拟器等领域具有广泛应用.

摘要： 基于方位特征集与构型演变相结合的型综合方法，提出一种能实现空间三移动和两转动的新型4-SPS/CPC五自由度并联机构模型，其中SPS支链为驱动支链，CPC为恰约束主动支链。采用螺旋理论计算了4-SPS/CPC并联机构的自由度，利用驱动杆输入速度与该机构上平台输出速度之间的映射关系，对该机构的运动学进行了研究；给出了该机构的位置正解和反解，导出了Jacobian矩阵与Hessian矩阵。

摘要： 采用运动约束综合法及添加约束综合法综合出一种新型四自由度并联机构4-UPS／CPR，其中，UPS为驱动支链，CPR为恰约束从动支链．该机构能实现沿X、Z方向的移动及绕X、Y轴的转动．利用螺旋理论计算了该机构的自由度，给出了其位置反解的方法，分析了速度性能以及工作空间，并利用Matlab给出了工作空间的数值算例．

摘要： 基于方位特征集与构型演变相结合的型综合方法，提出一种能实现空间三移动和两转动的新型4-SPS/CPC五自由度并联机构模型，其中SPS支链为驱动支链，CPC为恰约束主动支链。采用螺旋理论计算了4-SPS/CPC并联机构的自由度，利用驱动杆输入速度与该机构上平台输出速度之间的映射关系，对该机构的运动学进行了研究；给出了该机构的位置正解和反解，导出了Jacobian矩阵与Hessian矩阵。

摘要： 提出一种对称少自由度并联机器人的满秩雅克比建立方法。首先利用螺旋理论分析单个支链的关节速度与动平台独产速度参数之间的影射关系，找出支链中的驱动关节所对所应的影射系数。然后根据不同的输入选取组合，对得到的影射系数矩阵进行重新组合求逆，得到对称少自由度并联机器人的满秩雅克比矩阵。最后，以一个实例对该方法进行了验证。

摘要： 并联机器人相对于串联机器人具有高精度和高承载能力，被广泛用于汽车车轮装配，以及对于车船的运动模拟等。以前对于并联机器人刚度的研究多是对于平面三自由度机构或是六自由度空间机构，他们的雅克比矩阵可以直接利用矢量方程的方法得到，但是对于本文所设计的四自由度的并联机构而言，它的雅可比矩阵6×4的矩阵不是方阵，因此不能直接按照通常的矢量方程方法求刚度矩阵。本文中采用螺旋理论的方法求其雅可比矩阵，然后根据公式K=KJTJ求出了机器人对应的刚度矩阵，分析了机器人的条件指数，画出在此机构的最大及最小刚度曲线，通过刚度曲线可以评价出此机构在各个方向上的刚度的好坏。

摘要： 本发明涉及一种螺旋传动的设计方法，目的是采用该方法加工的螺旋杆能够高度等效替代原理论渐变螺旋杆，以有效保证传动精度、大幅度降低工艺难度和加工成本。技术方案是：一种降低理论渐变螺距螺旋杆工艺难度的方法，包括以下步骤：第1步，设计得到理论螺旋杆的螺旋线的空间参数方程；第2步，等间距采集足够多的2n个样点；第3步，依据细分逆向工程规则不断分解重构，得若干集顶点数据；第4步，计算对应的总逼近偏差En，然后判断；第5步，计算出矩阵Q中的相应的最大值占对应总和的比值ηQ；第6步，取足够数量的数据点进行二次逆向分解重构；第7步，重新分别计算数组B的总逼近偏差EB；判断后获得最佳重构方案点；第8步，用获得的数据编写加工程序。

摘要： 本发明涉及飞机螺旋桨建模技术领域，公开了一种基于叶片单元动量理论的螺旋桨建模方法，包括以下步骤：步骤S1：通过叶片单元动量理论推导叶片单元的推力及力矩公式，然后利用迭代法更新叶片单元推力及力矩公式里的进气比a和涡流系数b的数值，根据更新后的进气比a和涡流系数b的数值计算坐式垂直起降飞机的飞机速度V对应的螺旋桨推力T和力矩Q；步骤S2：根据多项式拟合方法获取螺旋桨推力T以及飞机速度V的螺旋桨推力表达式Fp；步骤S3：将螺旋桨推力公式带入到牛顿欧拉公式中，得到螺旋桨的运动模型方程；步骤S4：根据线性二次调节控制器对螺旋桨的运动模型进行控制，实现坐式垂直起降飞机模态转换的控制目标。

摘要： 本发明提出一种利用无理论误差指状刀具展成加工螺旋内齿轮的方法，其步骤依次为，求出加工螺旋内齿轮的无理论误差刀具齿廓；指状刀具轴线垂直于被加工螺旋内齿轮的轴线，刀具绕自身轴线旋转，进行对齿槽的切削运动；指状刀具沿平行于被加工螺旋内齿轮轴线的方向进行移动，被加工螺旋内齿轮绕其自身轴线转动；指状刀具完成一次齿槽切削后，被加工螺旋内齿轮绕其轴线转动一定分度，重复以上步骤；本发明提出的加工方法加工可提高螺旋内齿轮的加工精度与加工效率，并且依托结构简单、成本较低的机床即可实现其技术效果。

摘要： 本发明公开了一种基于翼型理论的螺旋离心泵叶轮参数计算方法，属于工业设计领域；所要解决的技术问题是提供了一种基于翼型理论的螺旋离心泵叶轮参数的计算方法；解决该技术问题采用的技术方案为：一种基于翼型理论的螺旋离心泵叶轮参数计算方法，可以计算螺旋离心泵叶轮离心段叶片升力系数C

摘要： 本发明涉及一种螺旋传动的设计方法，目的是采用该方法加工的螺旋杆能够高度等效替代原理论渐变螺旋杆，以有效保证传动精度、大幅度降低工艺难度和加工成本。技术方案是：一种降低理论渐变螺距螺旋杆工艺难度的方法，包括以下步骤：第1步，设计得到理论螺旋杆的螺旋线的空间参数方程；第2步，等间距采集足够多的2n个样点；第3步，依据细分逆向工程规则不断分解重构，得若干集顶点数据；第4步，计算对应的总逼近偏差En，然后判断；第5步，计算出矩阵Q中的相应的最大值占对应总和的比值ηQ；第6步，取足够数量的数据点进行二次逆向分解重构；第7步，重新分别计算数组B的总逼近偏差EB；判断后获得最佳重构方案点；第8步，用获得的数据编写加工程序。

摘要： 本发明公开了一种基于螺旋理论的机械臂伺服控制方法、系统及装置，其中所述方法包括：检测机械臂的关节转角数据，对关节转角数据进行指数积正向运动学计算，获取机械臂的实际末端位姿矩阵；根据实际末端位姿矩阵和给定目标位姿矩阵进行矩阵运算，获取机械臂的位置误差和姿态误差；获取位置误差和姿态误差中的最大值作为最大误差值，并判断最大误差值是否小于预设误差阈值；若否，进行计算，获取纠正偏差所需要的关节角转动量；获取机械臂关节的关节角更新数据；根据关节角更新数据控制机械臂关节进行位置更新。在本发明实施例中，采用本发明的实施方法，具有计算量小、实时性好、跟踪准确的优势，可有效提高对机械臂的控制精度。

摘要： 本发明提供了一种基于螺旋理论的抛物面模块划分方法从抛物面底部中心出发构建具有等面积扫描增长特性的抛物面螺旋线，沿所述螺旋线以黄金夹角为旋转角等相位重复排布节点得到均匀分布的抛物面螺旋点阵，再连接所述点阵中任一点与其下方最近的2或3个相邻点，得到近似均匀分布的抛物面四边形或三角形网格，将抛物面网格中的所有单元根据相似程度分成N类(如3，5，6，7或9类)，再将每类单元中的所有单元进行重叠优化获得最大的公共形状，即得到可用于组装不同口径抛物面的模块单元。本发明方法可实现不同抛物面之间模块单元的通用化，为在轨组装系统及配套设施的通用化创造条件。

摘要： 一种基于磨削运动分析和螺旋理论的球头砂轮主轴倾角和转角优选方法，涉及磨削加工技术领域，用以优化工件加工过程中球头砂轮主轴倾角和转角以同时满足加工的安全性和精度要求。本发明首先建立球头砂轮磨削过程中的干涉模型，根据干涉模型分别求解加工薄壁复杂构件不同部分对应的多个球头砂轮主轴转角范围；改变球头砂轮主轴倾斜角度，选择使得C轴转台转角范围大的倾斜角度作为球头砂轮主轴倾角；进一步建立球头砂轮磨削过程中的磨削区域分布数学模型，并根据该模型计算对应不同磨削位置的砂轮半径磨损量，以此进一步缩小多个球头砂轮主轴转角范围。本发明降低了工件破碎的风险，提高了加工的安全性。本发明可推广用于各类斜轴加工的角度优选。

摘要： 本发明公开了一种基于螺旋理论的机械臂伺服控制方法、系统及装置，其中所述方法包括：检测机械臂的关节转角数据，对关节转角数据进行指数积正向运动学计算，获取机械臂的实际末端位姿矩阵；根据实际末端位姿矩阵和给定目标位姿矩阵进行矩阵运算，获取机械臂的位置误差和姿态误差；获取位置误差和姿态误差中的最大值作为最大误差值，并判断最大误差值是否小于预设误差阈值；若否，进行计算，获取纠正偏差所需要的关节角转动量；获取机械臂关节的关节角更新数据；根据关节角更新数据控制机械臂关节进行位置更新。在本发明实施例中，采用本发明的实施方法，具有计算量小、实时性好、跟踪准确的优势，可有效提高对机械臂的控制精度。

摘要： 本发明提供了一种基于螺旋理论的抛物面模块划分方法从抛物面底部中心出发构建具有等面积扫描增长特性的抛物面螺旋线，沿所述螺旋线以黄金夹角为旋转角等相位重复排布节点得到均匀分布的抛物面螺旋点阵，再连接所述点阵中任一点与其下方最近的2或3个相邻点，得到近似均匀分布的抛物面四边形或三角形网格，将抛物面网格中的所有单元根据相似程度分成N类(如3，5，6，7或9类)，再将每类单元中的所有单元进行重叠优化获得最大的公共形状，即得到可用于组装不同口径抛物面的模块单元。本发明方法可实现不同抛物面之间模块单元的通用化，为在轨组装系统及配套设施的通用化创造条件。