【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及機械設計和機器人學領域，特別是一種混合型連桿運動學求解方法。
技術介紹
1、連桿結構從結構類型上可分為：串聯(lián)型、并聯(lián)型、混合型三種類型。針對串聯(lián)型連桿機構，專利zl?202110712035.8提出了一種基于變維縮放的機械臂逆運動學求解方法。針對并聯(lián)型連桿機構，專利zl?201210457801.1提出了具有封閉運動學正解的六自由度并聯(lián)機構及解析方法。針對混合型連桿機構，目前還未構建出通用型的運動學求解方法。
2、混合型連桿運動學求解主要屬于機械工程領域，特別是機械設計和機器人學。這個領域涉及到對機械系統(tǒng)或機器人的連桿機構進行運動學分析和設計，以確保它們能夠按照預定的方式移動和操作。復雜機械設計中存在各種混合型連桿，該類型的連桿結構包括旋轉運動和滑動運動，存在復合運動學轉換關系。混合型連桿運動學求解過程中，需要進行幾何分析、運動耦合分析、運動轉換分析、控制策略分析等。混合型連桿機構繞著多個關鍵節(jié)點做混合型旋轉運動，運動軌跡不為圓，運動分析更為復雜，因此亟需提出一種通用型的運動學求解方法。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種混合型連桿運動學求解方法，解決混合型連桿運動學求解復雜的問題。
2、本專利技術的技術解決方案是：一種混合型連桿運動學求解方法，包括如下步驟：
3、步驟1：分析運動對象的結構形式，將運動對象等效為混合型連桿機構；所述混合型連桿機構，由若干連接節(jié)點和等效連桿構成；
5、步驟3：根據(jù)板塊中連接節(jié)點的個數(shù)，對各板塊進行分類；
6、步驟4：針對不同板塊類型分別制定相應的求解模塊；
7、步驟5：分析混合型連桿機構中存在的固定量以及驅動混合型連桿機構運動的輸入量；
8、步驟6：結合所述固定量，分析各板塊之間的運動學轉換關系，確定從混合型連桿機構的輸入端至輸出端的求解順序；
9、步驟7：按照求解順序，依次利用相應求解模塊，求解出每個連接節(jié)點的位置；從而按照給定的輸入量變化范圍，求解出每個連接節(jié)點的位置，得到整個混合型連桿機構的運動范圍。
10、進一步，所述步驟1中的等效方式為：以運動對象的所有旋轉中心作為連接節(jié)點，通過等效連桿連接距離始終不變的連接節(jié)點，將運動對象等效為混合型連桿結構。
11、進一步，所述板塊分為線段形板塊、三角形板塊、四邊形板塊；將包括兩個連接節(jié)點的板塊定義為線段形板塊；將包括三個連接節(jié)點的板塊定義為三角形板塊；將包括四個連接節(jié)點的板塊定義為四邊形板塊。
12、進一步，線段形板塊的求解模塊，求解方式為：利用兩個相連等效連桿的長度和等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點位置，求解得到兩個相連等效連桿交點的位置。
13、進一步，兩個相連等效連桿的長度分別為：等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點，點o1和點c2的位置分別為(xo1、yo1)、(xc2、yc2)，求解兩個相連等效連桿交點c1的求解過程為：
14、首先求解點o1和點c2的距離：
15、
16、然后求解∠c2o1c1與∠o1c2c3的角度：
17、
18、再求解點o1與點c1連接形成的線段o1?c1與水平線的夾角的角度：
19、∠o1c1＝∠o1c2c3+∠c2o1c1
20、最后求得交點c1的位置：
21、
22、進一步，三角形板塊的求解模塊，求解方式為：利用三個互相相連的等效連桿的長度和已知的兩個連接節(jié)點的位置，求解得到剩余一個未知連接節(jié)點的位置。
23、進一步，三個互相相連的等效連桿的長度分別為：已知的兩個連接節(jié)點的位置點c2和點c3分別為(xc2、yc2)、(xc3、yc3)，求解未知連接節(jié)點c1位置的求解過程為：
24、首先求解∠c2c3c1：
25、
26、然后求解點c2與點c3連接形成的線段c2?c3與水平線的夾角的角度：
27、
28、再求解點c1與點c3連接形成的線段c1?c3與水平線的夾角的角度：
29、∠c1c3＝∠c2c3-∠c2c3c1
30、最后求得c1的位置：
31、
32、進一步，四邊形板塊的求解模塊，求解方式為：利用四個互相相連的等效連桿的長度、兩個對角線長度和已知的兩個連接節(jié)點的位置，求解得到剩余兩個未知連接節(jié)點的位置。
33、進一步，四個互相相連的等效連桿的長度分別為：兩個對角線長度分別為：已知的兩個連接節(jié)點的位置點b1和點b2分別為(xb1、yb1)、(xb2、yb2)，求解兩個未知連接節(jié)點b3、b4位置的求解過程為：
34、首先求解∠b1b2b3、∠b2b3b4：
35、
36、然后求解點b1與點b3連接形成的線段b1b2與水平線的夾角的角度：
37、
38、再求解點b3與點b2連接形成的線段b3b2與水平線的夾角的角度：
39、∠b3b2＝∠b1b2-∠b1b2b3
40、以及點b4與點b3連接形成的線段b4b3與水平線的夾角的角度：
41、∠b4b3＝∠b3b2-∠b2b3b4
42、最后求得點b3的位置：
43、
44、以及點b4的位置：
45、
46、進一步，當存在多個混合型連桿機構，為避免各混合型連桿機構之間發(fā)生碰撞，還包括步驟8：在不同輸入量條件下，判斷一個混合型連桿機構的所有等效連桿與另一個混合型連桿機構的等效連桿之間是否會發(fā)生相交，進而判斷混合型連桿機構之間是否發(fā)生碰撞；
47、任一兩個等效連桿之間的判斷方式為：
48、a1a2代表一個混合型連桿機構中的任一等效連桿，點a1和點a2分別為(xa1、ya1)、(xa2、ya2)，b1b2代表另一個混合型連桿機構中的任一等效連桿，點b1和點b2分別為(xb1、yb1)、(xb2、yb2)；
49、首先判斷下列公式中的4個條件是否均成立：
50、
51、其中，max(m,n)表示取m和n中的最大值，min(m,n)表示取m和n中的最小值；
52、如果上述4個條件存在任一不成立的情況，則線段a1a2與線段b1b2不相交；
53、如果上述4個條件均成立，則進行下一步判斷：
54、
55、如果上述2個條件存在任一不成立的情況，則線段a1a2與線段b1b2不相交；
56、如果上述2個條件均成立，則線段a1a2與線段b1b2相交。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種混合型連桿運動學求解方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：所述步驟1中的等效方式為：以運動對象的所有旋轉中心作為連接節(jié)點，通過等效連桿連接距離始終不變的連接節(jié)點，將運動對象等效為混合型連桿結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：所述板塊分為線段形板塊、三角形板塊、四邊形板塊；將包括兩個連接節(jié)點的板塊定義為線段形板塊；將包括三個連接節(jié)點的板塊定義為三角形板塊；將包括四個連接節(jié)點的板塊定義為四邊形板塊。
4.根據(jù)權利要求3所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：線段形板塊的求解模塊，求解方式為：利用兩個相連等效連桿的長度和等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點位置，求解得到兩個相連等效連桿交點的位置。
5.根據(jù)權利要求4所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：兩個相連等效連桿的長度分別為：等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點，點O1和點C2的位置分別為(xO1、yO1)、(xC2、yC2)，求解兩個相連等效連桿交點C1的求解過程為：
6
7.根據(jù)權利要求6所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：三個互相相連的等效連桿的長度分別為：已知的兩個連接節(jié)點的位置點C2和點C3分別為(xC2、yC2)、(xC3、yC3)，求解未知連接節(jié)點C1位置的求解過程為：
8.根據(jù)權利要求3所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：四邊形板塊的求解模塊，求解方式為：利用四個互相相連的等效連桿的長度、兩個對角線長度和已知的兩個連接節(jié)點的位置，求解得到剩余兩個未知連接節(jié)點的位置。
9.根據(jù)權利要求8所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：四個互相相連的等效連桿的長度分別為：兩個對角線長度分別為：已知的兩個連接節(jié)點的位置點B1和點B2分別為(xB1、yB1)、(xB2、yB2)，求解兩個未知連接節(jié)點B3、B4位置的求解過程為：
10.根據(jù)權利要求1所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：當存在多個混合型連桿機構，為避免各混合型連桿機構之間發(fā)生碰撞，還包括步驟8：在不同輸入量條件下，判斷一個混合型連桿機構的所有等效連桿與另一個混合型連桿機構的等效連桿之間是否會發(fā)生相交，進而判斷混合型連桿機構之間是否發(fā)生碰撞；
...【技術特征摘要】
1.一種混合型連桿運動學求解方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：所述步驟1中的等效方式為：以運動對象的所有旋轉中心作為連接節(jié)點，通過等效連桿連接距離始終不變的連接節(jié)點，將運動對象等效為混合型連桿結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：所述板塊分為線段形板塊、三角形板塊、四邊形板塊；將包括兩個連接節(jié)點的板塊定義為線段形板塊；將包括三個連接節(jié)點的板塊定義為三角形板塊；將包括四個連接節(jié)點的板塊定義為四邊形板塊。
4.根據(jù)權利要求3所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：線段形板塊的求解模塊，求解方式為：利用兩個相連等效連桿的長度和等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點位置，求解得到兩個相連等效連桿交點的位置。
5.根據(jù)權利要求4所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：兩個相連等效連桿的長度分別為：等效連桿非相交端的兩個連接節(jié)點，點o1和點c2的位置分別為(xo1、yo1)、(xc2、yc2)，求解兩個相連等效連桿交點c1的求解過程為：
6.根據(jù)權利要求3所述的混合型連桿運動學求解方法，其特征在于：三角形板塊的求解模塊，求解方式為：利用三個互相相連...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：賈龍飛，楊帆，呂博瀚，郭雅靜，馬亦凡，于志遠，
申請(專利權)人：北京精密機電控制設備研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。