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Dimensional synthesis of a novel 5-DOF reconfigurable hybrid perfusion manipulator for large-scale spherical honeycomb perfusion

引用

Frontiers of Mechanical Engineering 2021年第1期16卷 46-60页

作者： Hui YANG Hairong FANG Yuefa FANG Xiangyun LI School of Mechanical Engineering Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China School of Mechanical Engineering Southwest Jiaotong UniversityChengdu 610031China

A novel hybrid perfusion manipulator(HPM)with five degrees of freedom(DOFs)is introduced by combining the 5PUS-PRPU(P,R,U and S represent prismatic,revolute,universal and spherical joint,respectively)parallel mechanism with the 5PRR reconfigurable base to enhance the perfusion efficiency of the large-scale spherical honeycomb thermal protection *** study mainly presents the dimensional synthesis of the proposed ***,the inverse kinematics,including the analytic expression of the rotation angles of the U joint in the PUS limb,is obtained,and mobility analysis is conducted based on screw *** Jacobian matrix of 5PUS-PRPU is also determined with screw theory and used for the establishment of the objective ***,a global and comprehensive objective function(GCOF)is proposed to represent the Jacobian matrix’s condition *** the genetic algorithm,dimensional synthesis is conducted by minimizing GCOF subject to the given variable *** values of the designed variables corresponding to different configurations of the reconfigurable base are then ***,the optimal structure parameters of the proposed 5-DOF HPM are *** show that the HPM with the optimized parameters has an enlarged orientation workspace,and the maximum angle of the reconfigurable base is decreased,which is conducive to improving the overall stiffness of HPM.

关键词： 5-DOF hybrid manipulator reconfigurable base large workspace dimensional synthesis optimal design

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