多自由度运动链驱动件的自动识别

doi:10.3901/JME.2016.07.031

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (7): 31-37.doi: 10.3901/JME.2016.07.031

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多自由度运动链驱动件的自动识别

王英, 李瑞琴, 张艳岗, 王利民

中北大学机械与动力工程学院太原 030051

出版日期:2016-04-05 发布日期:2016-04-05
作者简介:王英,女,1979年出生,博士研究生,讲师。主要研究方向为机构理论与复杂机械系统设计。E-mail：wangying1979@nuc.edu.cn;李瑞琴(通信作者),女,1964年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为现代机构学及复杂机械系统设计。E-mail：liruiqin@nuc.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51275486)和高等学校博士学科点专项科研基金(201114201100050)资助项目

Identification of the Drivers of Multi-DOF Kinematic Chains

WANG Ying, LI Ruiqin, ZHANG Yangang, WANG Limin

School of Mechanical and Power Engineering, North University of China, Taiyuan 030051

Online:2016-04-05 Published:2016-04-05

摘要/Abstract

摘要： 对于一个给定的运动链,选取不同的驱动件,会产生不同的机构,实现不同的功能和运动轨迹,有时也可能使机构丧失运动的能力,因此对于一个给定的运动链进行驱动件的识别,是机构型综合的重要一部分。根据运动链可动因子的概念,结合多环运动链各个环路之间相互运动的特点,提出多自由度运动链驱动件的识别方法,并验证此方法的正确性和有效性。采用数学描述的方法分析实例,利用计算机软件实现了运动链驱动件的自动识别。该方法可实现平面运动链的驱动件的识别,为运动链的进一步研究分析打下了基础。

关键词: 多自由度, 可动因子, 驱动件, 运动链

Abstract: For a given kinematic chain, choosing different drivers will produce different mechanisms to achieve different functions and trajectories, sometimes mechanisms maybe lose the ability to movement. Therefore, identifying drivers is an important part in the type synthesis of mechanisms. Based on the concept of the mobility factors of the kinematic chains, by analyzing single loop mobility factor, the identification method of the drivers of multi-DOF kinematic chains is proposed, which verifies the correctness and effectiveness of this method. Mathematical analysis is used to describe the methods in the examples, and it achieves the automatic identification kinematic chain drivers. This method can be used to identify the drivers of planar kinematic chain and build the foundation for further research and analysis of kinematic chains.

Key words: driver, kinematic chain, mobility factor, multi-degree of freedom

中图分类号:

TH111

王英, 李瑞琴, 张艳岗, 王利民. 多自由度运动链驱动件的自动识别[J]. 机械工程学报, 2016, 52(7): 31-37.

WANG Ying, LI Ruiqin, ZHANG Yangang, WANG Limin. Identification of the Drivers of Multi-DOF Kinematic Chains[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(7): 31-37.

参考文献

[1] DING Huafeng,HUANG Zhen,MU Dejun. Computer-aided structure decomposition theory of kinematic chains and its applications [J]. Mechanism and Machine Theory,2008,43(4)：1596-1609.
[2] 丁华锋,黄真．平面机构统一拓扑描述模型的建立及同构判别[J]．机械工程学报,2009,45(3)：99-103．
DING Huafeng,HUANG Zhen. Uniform topological representation model of planar mechanisms and isomorphism identification[J]. Journal of Mechanical Engineering,2009,45(3)：99-103.
[3] DING Huafeng,ZHAO Jing,HUANG Zhen. Unified structural synthesis of planar simple and multiple joint kinematic chains [J]. Mechanism and Machine Theory,2010,45(4)：555-568.
[4] DING Huafeng,HOU Fengmao,ANDRES K,et al. Synthesis of a complete set of contracted graphs for planar non-fractionated simple-jointed kinematic chains with all possible dofs[J]. Mechanism and Machine Theory,2011,46(11)：1588-1600.
[5] 聂松辉,刘宏昭,邱爱红．平面运动链类型综合的基杆构形树法[J]．机械工程学报,2008,44(9)：30-35．
NIE Songhui,LIU Hongzhao,QIU Aihong. Basic links structure-tree method of type synthesis for planar kinematic chains[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering,2008,44(9)：30-35.
[6] 聂松辉,刘宏昭．平面闭式运动链简图自动绘制的最大环路法[J]．机械工程学报,2009,45(11)：30-37．
NIE Songhui,LIU Hongzhao. Maximal loop method of automatic sketching of planar closed kinematic chains[J]. Journal of Mechanical Engineering,2009,45(11)：30-37.
[7] 李树军,王德伦,戴建生．含环路布局和运动副轴线方位特征的运动链拓扑结构描述[J]．机械工程学报,2009,45(6)：34-40．
LI Shujun,WANG Delun,DAI Jianshen. Topology of kinematic chains with loops and orientation of joints axes [J]. Journal of Mechanical Engineering,2009,45(6)：34-40.
[8] MARTINS D,SIMONI R,CARBONI A P. Fractionation in planar kinematic chains：Reconciling enumeration contradictions[J]. Mechanism and Machine Theory,2010,45(11)：1628-1641.
[9] 丁玲,路懿,崔维．运动链拓扑胚图的同构判断[J]．机械工程学报,2012,48(3)：70-74．
DING Ling,LU Yi,CUI Wei. Isomorphism identification of kinematic chain topology embryonic graphs[J]. Journal of Mechanical Engineering,2012,48(3)：70-74.
[10] 罗贤海．机构运动链邻接矩阵的素数表示与同构判别[J]．机械工程学报,2013,49(5)：24-31．
LUO Xianhai. Prime representation and isomorphism identification of mechanism kinematic chains via the adjacent matrix[J]. Journal of Mechanical Engineering,2013,49(5)：24-31.
[11] YAN Hongsen,CHIU Yuting. An improved algorithm for the construction of generalized kinematic chains[J]. Mechanism and Machine Theory,2014,78(8)：229-247.
[12] ZENG Kehan,FAN Xiaogui,DONG Mingchui,et al. A fast algorithm for kinematic chain isomorphism identification based on dividing and matching vertices[J]. Mechanism and Machine Theory,2014,72(12)：25-38.
[13] 方新国,邹慧君．平面七杆机构混合驱动器运动链分析和综合[J]．机械设计与研究,2002,18(5)：27-29．
FANG Xinguo,ZOU Huijun. Planar seven bar mechanism hybrid drive kinematic chain analysis and synthesis[J]. Machine Design and Research,2002,18(5)：27-29.
[14] 程志红,陈光柱,谭建荣．面向虚拟样机的机构运动独立运动链识别[J]．中国机械工程,2005,16(24)：2167-2170．
CHENG Zhihong,CHEN Guangzhu,TAN Jianrong. Recognition of motion-independence chain for virtual prototyping[J]. China Mechanical Engineering,2005,16(24)：2167-2170.
[15] 赵春花,汤文成,郭丽华．识别平面多杆混合驱动机构的元桁架消去法[J]．机械设计,2009,26(2)：9-12．
ZHAO Chunhua,TANG Wencheng,GUO Lihua. Meta-truss elimination method for distinguishing planar multi-rod hybrid driving mechanism[J]. Journal of Machine Design,2009,26(2)：9-12.
[16] 张先迪,李正良．图论及其应用[M]．北京：高等教育出版社,2005．
ZHANG Xiandi,LI Zhengliang. Graph theory and its applications[M]. Beijing：Higher Education Press,2005.

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[1]	谢溪凌, 任明可, 张志谊. 基于多自由度控制的线谱振动传递路径控制方法研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(21): 224-233.
[2]	夏纯, 张海峰, 李秦川, 柴馨雪. 基于等效运动链的并联机器人运动学标定方法[J]. 机械工程学报, 2022, 58(14): 71-84.
[3]	李文龙, 谢核, 尹周平, 丁汉. 机器人加工几何误差建模研究：I空间运动链与误差传递[J]. 机械工程学报, 2021, 57(7): 154-168.
[4]	杨宏安, 孔杰, 曹帅, 昝文佩, 申高攀. 一种分布式集群机器人链式成型方法[J]. 机械工程学报, 2020, 56(7): 16-26.
[5]	孙伟, 孔建益, 王兴东, 侯宇. 基于构件-构件邻接矩阵的含复铰运动链描述与同构判定[J]. 机械工程学报, 2020, 56(3): 41-46.
[6]	高红俐, 郑欢斌, 朱亚伦. 裂纹扩展过程中电磁谐振疲劳试验系统动态特性分析^*[J]. 机械工程学报, 2016, 52(24): 88-98.
[7]	薛光明, 张培林, 何忠波, 李冬伟, 杨朝舒, 赵正龙. 喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型[J]. 机械工程学报, 2015, 51(24): 97-104.
[8]	褚金奎, 邹炎火. 平面含复铰及齿轮-连杆运动链的拓扑描述和结构自动综合[J]. 机械工程学报, 2015, 51(13): 95-100.
[9]	罗贤海. 机构运动链邻接矩阵的素数表示与同构判别[J]. , 2013, 49(5): 24-31.
[10]	王威;宋玉玲;薛彦冰. 高速下轿车转向系非线性振动的分岔特性[J]. , 2012, 48(9): 103-110.
[11]	刘江南;于德介. 基于转化邻接矩阵的含复铰运动链描述与同构识别[J]. , 2012, 48(5): 15-21.
[12]	时培明;夏克伟;刘彬;蒋金水. 含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力特性[J]. , 2012, 48(17): 57-64.
[13]	李朝峰;李鹤;马辉;闻邦椿. 碰摩故障多自由度转子—轴承系统周期运动稳定性研究[J]. , 2010, 46(11): 107-113.
[14]	李树军;王德伦;戴建生. 含环路布局和运动副轴线方位特征的运动链拓扑结构描述[J]. , 2009, 45(6): 34-40.
[15]	丁华锋;黄真. 平面机构统一拓扑描述模型的建立及同构判别[J]. , 2009, 45(3): 99-103.