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Novel Mobility Formula for Parallel Mechanisms Expressed with Mobility of General Link Group

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Chinese Journal of mechanical engineering 2013年第6期26卷 1082-1090页

作者： zhang yitong LU Wenjuan mu {3. YANG Yandong zhang Lijie ZENG Daxing Key Laboratory of Parallel Robot and Mechatronic System Yanshan University Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science Yanshan University

The determination of virtual constraints is always one of the key and difficult problems in traditional mobility calculation. To make mobility calculation simple, considering avoiding virtual constraints, some new formulae have been presented, however these formulae can hardly intuitively reflect general link group＇s restrictions on output member and its influences on independence of output parameters, which is premise to the judgment of the properties of mobility. Towards the problem to reveal the intrinsic relationship between the degree of freedom（DOF） of a mechanism, the link group, and the dimension of output parameters, also to avoid determination of virtual constraint, based on the new concepts of the ＂DOF of general link group＂ and ＂node parameters＂, a new formula in the calculation of the mobility of mechanisms is presented that is expressed with DOFs of the general link groups and rank of motion parameters of base point of the output link. It is named GOM（mobility of groups and output parameter） formula. On the basis of new concepts of＂effective parameters＂ and ＂invalid parameters＂, a rule is put forward for solving the DOF of mechanisms with invalid parameters by GOM formula, that is, the base point parameters are the subset of effective parameters of link group. Thereafter, several examples are enumerated and the results coincide with the prototype data, which proves the validity of the proposed formula. Meanwhile, it is obtained that the necessary and sufficient condition for the judgment of output parameters independence is that each of the DOF of the link group is not less than zero. The proposed formula which is simple in calculation provides theoretical basis for the judgment of independence of output parameters and provides references for type synthesis of novel parallel mechanisms with independence requirements of their output parameters.

关键词： parallel mechanism degree of freedom general link group output parameters

基于广义杆组对多环路三移一转位移输出机构的型综合

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机械工程学报 2019年第15期55卷 154-162页

作者：张兴牟德君张一同李维奇王洪瑞燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部实验室秦皇岛066004

基于广义杆组提出了一种对多环路三移一转位移输出机构型综合的新方法。该方法把运动链当成广义杆组逐个添加在输出构件上,进一步扩展了Assar杆组法在空间的应用。分析了单环路到多环路杆组自由度与输出构件自由度和位移参数的关系,得... 详细信息

基于广义杆组提出了一种对多环路三移一转位移输出机构型综合的新方法。该方法把运动链当成广义杆组逐个添加在输出构件上,进一步扩展了Assar杆组法在空间的应用。分析了单环路到多环路杆组自由度与输出构件自由度和位移参数的关系,得到了添加自由度为0的广义杆组对输出构件自由度和位移参数的变化关系。综合了三移一转位移参数的杆组,建立了交集运算规则。通过组合两个广义杆组综合输出构件自由度为2、3.4单环路机构,再添加自由度为0广义杆组,得到了双环路机构。通过自由度为0广义杆组综合出多环路机构的例证,展现了该方法在空间机构综合方面的全面性和有效性。

关键词：型综合广义杆组多环路三移一转位移参数

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一系列特殊的超6阶机构

机械工程学报 2021年第5期57卷 31-39页

作者：张一同李艳文胡波牟德君赵美欣燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

从机架共线的五环、六环、…、九环BNT(Bennett)机构中,拆去相邻环路公用的连架杆和它们两端的回转副,分别得到单环路的8杆、9杆、…、12杆机构。对拆杆前和拆杆后连杆铰链点轨迹圆的分析,发现铰链点的轨迹圆完全相同,证实了两种机构的... 详细信息

从机架共线的五环、六环、…、九环BNT(Bennett)机构中,拆去相邻环路公用的连架杆和它们两端的回转副,分别得到单环路的8杆、9杆、…、12杆机构。对拆杆前和拆杆后连杆铰链点轨迹圆的分析,发现铰链点的轨迹圆完全相同,证实了两种机构的运动学性能完全等效。得出单环路的8杆、…、12杆机构都符合BNT约束条件,机构自由度为1,它们的环路阶,分别为7、…、11,它们是一族新型的超6阶GBG(Goldberg)机构。这一发现,突破了现有环路阶小于等于6的传统观点。得出N杆GBG机构与机架共线的N 3.BNT机构的自由度相等,其值为1,N杆GBG机构的环路阶d是N 1的重要结论。通过对8杆GBG机构所有从动件的角位移θi(i=2, 3.…, 8)都是原动件角位移θ1的一元函数的分析,证明了该机构的自由度为1。在Solidworks中,对8杆GBG机构的各杆角位移进行了检测,其结果和拆杆前的5环BNT机构对应的角位移检测值完全相同,精确地证明了两种机构运动学性能是完全等效的。充分证明了8杆GBG机构是自由度为1,环路阶为7的超6阶机构,也证明了用轨迹圆判断BNT约束条件的实用性和可靠性。这一研究成果拓宽了机构环路阶的使用区间,也使人们对机械系统约束性质的多样性有了更新的认识。

关键词： Bennett机构 Goldberg机构超6阶Goldberg机构轨迹圆

7杆Goldberg机构的结构参数和位移方程

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机械工程学报 2020年第17期56卷 82-90页

作者：牟德君张一同李艳文胡波卢文娟燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验秦皇岛066004

目前,5杆和6杆Goldberg机构的闭环位移方程都是用相邻杆件外角表示的。为了能更清晰和直观地表达多杆Goldberg机构相邻杆之间的角度关系,给出了用相邻杆件内角表示5杆和6杆Goldberg机构的位移方程。通过对5杆和6杆Goldberg机构的分析,... 详细信息

目前,5杆和6杆Goldberg机构的闭环位移方程都是用相邻杆件外角表示的。为了能更清晰和直观地表达多杆Goldberg机构相邻杆之间的角度关系,给出了用相邻杆件内角表示5杆和6杆Goldberg机构的位移方程。通过对5杆和6杆Goldberg机构的分析,提出了一种新的7杆Goldberg机构,给出了它的用相邻杆件内角表示的结构参数方程和闭环位移方程。通过实例验证了7杆Goldberg机构的闭环位移方程和输入输出方程的正确性。分析并给出了7杆Goldberg机构的存在条件:除了满足连杆和连架杆必要的Bennett约束条件之外,还必须满足不同虚拟环路的机架共线的条件。在理论上拓宽了Goldberg机构的概念和应用范围。

关键词： Goldberg机构 Bennett机构 7R机构闭环位移方程型综合