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六自由度并联机构——局部与全局各向同性的讨论

已有 3725 次阅读 2011-2-21 00:08 |个人分类:科研心得|系统分类:科研笔记| 并联机构, 局部与全局

     对于六自由度并联机构,从实用的角度来看,仅仅研究机构的局部性质(工作空间中的某个点)是不够的,必须关注其全局(整个工作空间)特性。但从研究的技术路线来看,我们必须遵从从简单到复杂,从特殊到一般,从局部到全局这样的研究规律。因此,若想得到机构全局的性质,必须以研究局部性质为出发点。我们可以给出以下三个理由:
     1.对于标准并联机构来说,其中位往往具有结构的对称性(例如旋转和镜像对称),这可以帮助我们获得刚度阵或广义质量阵特征值的解析表达式。例如,标准并联机构中位时的关节空间逆质量阵是中心对称矩阵,其特征值问题可以从六阶降为三阶,从而使特征值的求解大为简化。
     2.并联机构往往工作在中位附近,工程上,如果机构是非奇异的,即使认为其在整个工作空间内其雅克比阵恒定,也能获得相当的精度。
     3.就像我们在前面提到的那样,中位问题的解决为我们理解全局特性奠定了基础。
     然而,如何从局部特性得到全局特性呢?我们可以沿着三个方向进行探讨:第一,研究以中位为零位进行工作空间小增量变化的研究,这可能最容易获得解析的结果;第二,可以采用数值方法进行整个工作空间各向同性性质的计算,希望找到一些规律性的东西;第三,采用微分几何作为工具分析其全局特性。
     这里面最值得探讨的问题是工作空间内各向同性性质的连续性问题,一般认为以奇异曲面为边界划定的空间内其各向同性是连续的。
     另外一个有趣的问题是:如果利用圆柱单叶双曲面来定义标准并联机构,那么其全局的特性该如何表达呢?这里的特性不仅仅针对各向同性,也包括运动学与动力学分析的重新表述。这样做会不会给我们带来一些新的惊喜呢?


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