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串联机构运动学反解的D-H四元数方法

农业机械学报 2014年第3期45卷 299-304页

作者：张忠海李端玲北京邮电大学自动化学院

普通四元数方法在串联机构运动学反解时存在方程数量不足和求解困难的问题，为了解决这些问题并建立新的串联机构运动学反解方法，提出串联机构运动学反解的D—H四元数方法。首先给出了包含D—H参数的四元数变换通用方程式，提出将四元... 详细信息

普通四元数方法在串联机构运动学反解时存在方程数量不足和求解困难的问题，为了解决这些问题并建立新的串联机构运动学反解方法，提出串联机构运动学反解的D—H四元数方法。首先给出了包含D—H参数的四元数变换通用方程式，提出将四元数变换方程式分离为位置和姿态两个方程式，这两个方程式可构造出含有7个方程的方程组，使方程数量满足4R以上串联机构运动学反解的要求。为了降低方程组的求解难度，提出了取姿态方程中三角函数的一半组成新的姿态方程，将方程次数降低为原来的一半。采用所提出的D—H四元数方法对PUMA机器人进行运动学反解分析，得到了该机器人的8组反解。根据所求得的8组解，建立了PUMA机器人的8个位姿的三维模型，并测量了PUMA机器人三维模型的末端位姿数值，与所给末端位姿数值完全相同，验证了所提出的D—H四元数方法的正确性和有效性。

关键词：串联机构运动学反解 D—H四元数 PUMA机器人

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串联机构运动分析的D-H四元数变换方法

北京邮电大学学报 2015年第2期38卷 59-63,73页

作者：张忠海李端玲北京邮电大学自动化学院北京100876 北京航天测控技术有限公司北京100041

提出了串联机构运动分析的Denavit-Hartenberg(D-H)四元数变换方法.给出了点的映射的四元数描述方法和相邻连杆间变换的D-H四元数变换方法,建立了D-H四元数变换的矩阵演算方法,构造出了机器人学中经典的D-H齐次变换矩阵,证明了D-H四元... 详细信息

提出了串联机构运动分析的Denavit-Hartenberg(D-H)四元数变换方法.给出了点的映射的四元数描述方法和相邻连杆间变换的D-H四元数变换方法,建立了D-H四元数变换的矩阵演算方法,构造出了机器人学中经典的D-H齐次变换矩阵,证明了D-H四元数变换方法与D-H齐次变换矩阵方法的运动分析结果是一致的,从而从理论上证明了所提出的D-H四元数变换方法的正确性.在相邻连杆变换的D-H四元数变换公式基础上进一步推广,提出了任意个连杆的串联机构运动分析的D-H四元数变换方法.以PUMA机器人的运动分析为实例,采用D-H四元数变换方法进行运动分析,并验证了该方法的正确性和有效性.D-H四元数变换方法是串联机构运动分析的一种新方法,具有几何意义明确和计算简单的优点.

关键词：串联机构运动分析 D-H四元数 D-H矩阵

基于方位特征方法的串联机构型综合的计算机自动生成

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中国机械工程 2017年第7期28卷 813-822页

作者：孙驰宇沈惠平朱小蓉杨廷力南京理工大学机械工程学院南京210094 常州大学现代机构学研究中心常州213016

研究了基于方位特征(POC)集方法的串联机构型综合的算法及其计算机自动化实现方法。建立了串联机构型综合的算法,提出了一种新的串联机构末端构件方位特征集移动/转动维数及方向的表述方法;详细说明了基于C语言的n-DOF串联机构型综合的... 详细信息

研究了基于方位特征(POC)集方法的串联机构型综合的算法及其计算机自动化实现方法。建立了串联机构型综合的算法,提出了一种新的串联机构末端构件方位特征集移动/转动维数及方向的表述方法;详细说明了基于C语言的n-DOF串联机构型综合的算法及其程序自动实现过程;使用MATLAB设计该程序的界面,优化了该程序人机交互的友好性;以4-DOF串联机构型综合为例说明,该程序可自动生成理论上存在的10种1T3R、23种2T2R、85种3T1R串联机构构型。使用该程序进行串联机构型综合,仅需用户键入期望生成机构的方位特征集,即可自动生成符合预期要求的串联机构,操作简单、方便,具有较好的实用性。

关键词：串联机构方位特征集计算机自动生成拓扑结构设计型综合

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串联机构的失谐动态响应分析

机械传动 2016年第8期40卷 121-125页

作者：于霖冲林志树林幸燕厦门理工学院机械与汽车工程学院福建厦门361024

串联周期机构存在失谐动态响应并具有独特性,基于多体系统动力学理论和方法,提出了失谐机构建模方法并建立串联机构动力学模型。建立了太阳能帆板展开机构模型,仿真了随机失谐量下的失谐动态响应。结果表明,串联周期机构广泛存在失谐动... 详细信息

串联周期机构存在失谐动态响应并具有独特性,基于多体系统动力学理论和方法,提出了失谐机构建模方法并建立串联机构动力学模型。建立了太阳能帆板展开机构模型,仿真了随机失谐量下的失谐动态响应。结果表明,串联周期机构广泛存在失谐动态响应现象,失谐动态响应在机构系统局部存在。

关键词：串联机构周期机构失谐动态响应

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串联机构质量配置方法研究

制造技术与机床 2020年第8期 53-57页

作者：苏芳王晨升梁宝英赵聪山西大同大学机电工程学院山西大同037003 天津大学机械工程学院天津300350 山西大同大学建筑与测绘工程学院山西大同037003

为实现串联机械结构质量的优化配置,以三自由度系统为例开展串联机构质量分配方法研究。首先,建立了系统动力学模型,在保持刚度条件不变的情况下,考察不同质量分配结果对系统首阶固有频率的影响。然后,以此系统为研究对象,基于敏感性分... 详细信息

为实现串联机械结构质量的优化配置,以三自由度系统为例开展串联机构质量分配方法研究。首先,建立了系统动力学模型,在保持刚度条件不变的情况下,考察不同质量分配结果对系统首阶固有频率的影响。然后,以此系统为研究对象,基于敏感性分析和直线拟合方法,开展系统质量块质量对系统动刚度和末端执行器运动精度的影响规律研究。最后,在此基础上,分别提出基于系统总质量上限和系统首阶固有频率下限的两种质量优化配置方法。结果显示,系统质量块质量与系统动态特性紧密相关,系统总质量比与系统动刚度成正比关系,该比值可用于串联机构设计初始阶段的质量分配和设计后期的轻量化,亦可作为串联机构结构件质量分配合理性和动态特性的评价指标。

关键词：串联机构质量分配动力学质量比动刚度

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串联机构拓扑结构自动综合算法

机械传动 2018年第6期42卷 102-107页

作者：刘小山罗玉峰石志新王罡夏永强南昌大学机电工程学院江西南昌330031 华东交通大学机电与车辆工程学院江西南昌330013

基于方位特征集(POC)理论,提出了一种串联机构拓扑结构的自动综合方法,对串联机构拓扑结构进行了数字建模,给出了自动综合步骤并做出人机交互界面。首先,用矩阵对串联机构进行数字化描述,然后,利用穷举法对运动副方位配置关系列举,用算... 详细信息

基于方位特征集(POC)理论,提出了一种串联机构拓扑结构的自动综合方法,对串联机构拓扑结构进行了数字建模,给出了自动综合步骤并做出人机交互界面。首先,用矩阵对串联机构进行数字化描述,然后,利用穷举法对运动副方位配置关系列举,用算法实现方位特征集自动求解,筛选出满足要求的机构,并设计出GUI人机交互界面。提出的自动综合方法具有普遍性的意义,综合出的机构具有完备性,为计算机对机械系统自动化分析提供方便,使自动化实现具有可操作性。

关键词：串联机构拓扑结构数字建模方位特征集自动综合

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串联机构数字建模及方位特征集自动分析

机械设计与研究 2018年第1期34卷 55-59页

作者：王罡毛志伟罗玉峰石志新刘小山谢冬福南昌大学机电工程学院南昌330031 华东交通大学南昌330013

基于方位特征集理论（POC），对串联机构拓扑结构进行了数字化描述并且提出了一种方位特征集自动分析方法，并给出了运算规则、主要步骤以及流程图。通过实例分析，结果表明：串联机构末端构件方位特征集自动分析过程中，提出的机构拓... 详细信息

基于方位特征集理论（POC），对串联机构拓扑结构进行了数字化描述并且提出了一种方位特征集自动分析方法，并给出了运算规则、主要步骤以及流程图。通过实例分析，结果表明：串联机构末端构件方位特征集自动分析过程中，提出的机构拓扑结构数字化和向量组并集理论能够简洁、快速的分析出串联机构末端构件的POC集，且便于计算机自动分析串联机构方位特征集，为并联机构拓扑结构自动分析奠定基础。

关键词：串联机构方位特征集(POC) 向量组自动分析

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串联机构中凸轮曲线反求及其应用研究

机床与液压 2004年第6期32卷 83-85页

作者：朱先梅成刚虎西安理工大学西安710048

利用多项式函数法确定递纸牙运动规律 ,对机构进行矢量法分析 ,从而得到机构的运动特性并求出满足运动要求的凸轮的轮廓曲线。

关键词：串联机构递纸机构多项式函数法工作行程矢量法

基于尺度约束类型的串联机构拓扑结构表示及其设计方法

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机械设计与研究 2017年第3期33卷 6-13页

作者：李菊马小蒙沈惠平朱小蓉刘安心傅琪迪常州大学机械工程学院江苏常州213016 解放军理工大学野战工程学院南京210007

尺度约束类型是指构件为其所连接的运动副轴线之间的相对方位提供的几何约束类型,研究了一种基于尺度约束类型及其顺序的机器人支链的拓扑结构表示及其设计方法。建立尺度约束类型与符号表示之间的对应关系;基于方位特征集及自由度,将... 详细信息

尺度约束类型是指构件为其所连接的运动副轴线之间的相对方位提供的几何约束类型,研究了一种基于尺度约束类型及其顺序的机器人支链的拓扑结构表示及其设计方法。建立尺度约束类型与符号表示之间的对应关系;基于方位特征集及自由度,将尺度约束类型作为单元,综合出4自由度和5自由度的串联机构结构,并给出其尺度约束类型表示;通过对6自由度关节机器人进行演化分析,获得5轴及4轴工业机器人,并对这些串联机器人的方位特征集及尺度约束类型进行分析。

关键词：尺度约束类型方位特征集机构描述型综合串联机构