• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (11): 176-185.doi: 10.3901/JME.2019.11.176

• 数字化设计与制造 • 上一篇    下一篇

一类平面对心折展机构的构造方法

孙学敏1, 姚燕安1, 李锐明2, 刘然1, 魏超然1   

  1. 1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院 北京 100044;
    2. 北京航空航天大学机器人研究所 北京 100191
  • 收稿日期:2018-10-21 修回日期:2019-01-02 出版日期:2019-06-05 发布日期:2019-06-05
  • 通讯作者: 姚燕安(通信作者),男,1972年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为机构学与机器人学。E-mail:yayao@bjtu.edu.cn
  • 作者简介:孙学敏,女,1988年出生,博士研究生。主要研究方向为机构学与机器人学。E-mail:15116344@bjtu.edu.cn;李锐明,男,1985年出生,博士。主要研究方向为机构学与机器人学。E-mail:liruiming007@163.com;刘然,女,1991年出生,博士研究生。主要研究方向为机构学与机器人学。E-mail:14116360@bjtu.edu.cn;魏超然,男,1994年出生,博士研究生。主要研究方向为机构学与机器人学。E-mail:18116023@bjtu.edu.cn
  • 基金资助:
    中国博士后科学基金(2018M631300)和国家自然科学基金(51505022)资助项目。

A Method for Constructing Planar Center-coincident Deployable Mechanisms

SUN Xuemin1, YAO Yanan1, LI Ruiming2, LIU Ran1, WEI Chaoran1   

  1. 1. School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044;
    2. Robotics Institute, Beihang University, Beijing 100191
  • Received:2018-10-21 Revised:2019-01-02 Online:2019-06-05 Published:2019-06-05

摘要: 通过多个广义折弯杆组构造具有同一缩放中心的折展机构,给出了平面对心折展机构的一般化构造方法。分析了第一类广义折弯杆组(GAE I)和第二类广义折弯杆组(GAE Ⅱ)的约束条件,对两个广义折弯杆组进行了对心构造,并用几何方法得到了两个广义折弯杆组对心构造条件,给出了两类折弯杆组的运动分析。在此基础上,分析了n个GAE I和n个GAE Ⅱ组成的对心机构的构造条件,得到具有n个广义折弯杆组的对心折展机构的回环连接方法。通过对GAE I和GAE Ⅱ折弯杆组的展开与折叠状态的分析,给出了两类折弯杆组的折展比。分别对由6个GAE I和6个GAE Ⅱ组成的对心折展机构,建立了三维模型,给出了典型的运动状态;制作了两款机构模型,验证了所提出构造方法的可行性。

关键词: 对心, 广义折弯杆组, 约束条件, 折展机构

Abstract: Based on multiple generalized angulated elements, a class of deployable mechanisms with the same deployable center is constructed, and the general method of constructing planar center-coincident deployable mechanisms is proposed. The construction conditions of the type I generalized angulated elements (GAE I) and the type Ⅱ generalized angulated elements (GAE Ⅱ) are analyzed. The two generalized elements are center-coincident, and the conditions of the center-coincident deployable mechanism are obtained by using the geometric method, the motion of two types of angulated elements is given. On this basis, the circular ring connection conditions of n GAE I and n GAE Ⅱ are analyzed, and the method of circular ring connection is obtained. By analyzing the unfolding and folding state of the GAE I and GAE Ⅱ, the folding ratios of the angulated elements are given. For the center-coincident deployable mechanism that consists of 6 GAE I and 6 GAE Ⅱ, two 3D models are established, and a serial typical motion state are given. Two prototypes are fabricated, which verifies the feasibility of the construction method.

Key words: center-coincident, constraint condition, deployable mechanism, generalized angulated elements

中图分类号: