牛志纲[1]2000年在《平面连杆机构分析与综合的多项式解》文中认为本课题来源于交通部科技进步“通达计划”项目—“平面连杆机构分析与综合的类解析解”。 文中概述了机构学研究中常见的线性和非线性数学模型，着重述评了非线性代数方程组的各种解法。特别地，对多项式方程组的消元理论和方法作了较为系统的阐述。针对目前多项式方程组的消元理论和方法中存在的问题和不足，本文提出了基组结式消元法，并用以求解机构学研究中的多解问题。该方法的主要思想是：根据多项式秩的大小选取基组，采用贝左结式消元，用改进型零点集结构式确定零点集，从而只需一次整序就可求得一个多项式方程组的零点集。因此基组结式消元法具有消元工作量较小，消元结果方次较低等优点。这不仅解决了迭代求解机构分析与综合的非线性方程组时所需合适初始点的选取问题，而且较彻底地解决了机构装配构形以及机构综合多方案设计等多解问题。文中还提出了确定机构极限位置和按急回特性设计机构的多项式方法。上述两种方法的提出是本文最主要的理论研究成果。 本文利用基组结式消元法求解了206个平面杆组和平面连杆机构装配构形分析或机构综合问题并编制了基组结式消元法程序。该程序可将含叁角函数的机构分析或综合方程组自动地变换成多项式方程组并对多项式方程组进行消元，得到原多项式方程组的多项式解。最后形成了平面连杆机构分析与综合的多项式解软件系统。通过大量计算表明，基组结式消元法的确是切实有效的。另外，作者还对基组结式消元法在两种门座式起重机变幅机构优化设计中的应用做了成功的尝试，并编制了“变幅补偿直臂架门机的优化设计和分析计算”和“平衡滑轮式补偿门机的优化设计和分析计算”软件系统。上述叁个软件系统是本文具有重要价值的应用研究成果。
李学领[2]2004年在《机构综合的多项式解》文中提出本文主要研究用解方程组法解决机构的精确运动综合问题。本课题来自上海市高等学校科学技术发展基金项目“空间机构和机器人机构多解问题的多项式解”。 用解方程组法进行机构综合时,大多数机构综合的问题都可以转化为求解非线性方程组的问题,而其难点在于求出非线性方程组的完全解(或多解),以便为优选方案提供较大的解空间。 本文研究的目的是:1) 针对机构的尺度综合的问题,探讨建立便于消元的数学模型的方法;2) 针对m≥n的情况,提出将多项式方程组(PS)=0消元成多项式解(TS)=0的综合消元法;3) 求解工业工程中典型连杆机构尺度综合问题的多项式解。 针对m≥n的情况,本文充分利用伪除法、结式消元法和主幂积项消元法的优点,形成了求一多项式组(PS)格鲁布纳基(GS)的综合消元法,并构造了该法的计算步骤。实例计算表明,综合消元法具有计算效率高、消元效果好等优点。 对于平面机构与空间机构的各类综合问题,根据各种机构的运动综合要求和机构的特点,建立机构的综合方程组,然后通过叁角函数的有理化,将综合方程组化成多项式方程组(PS)=0,并采用综合消元法求得其多项式解(TS)=0,进而求得待定的机构参数。 根据综合消元法编制的用于求解解机构非线性综合方程组的通用计算机程序SLGBU具有输入简单、格式规范、结果准确可靠等特点。本文用此程序求解了各类平面机构与空间机构的综合问题,从而进一步验证了本文方法的准确性和可靠性。 用综合消元法求得机构综合问题的多项式解,较彻底地解决了机构多解问题等机构学难题。所有这些成果的突出特点是实用性强,便于推广应用。本课题的研究成果具有独到之处。
江帅[3]2005年在《双自由度平面五杆机构的运动设计、动态仿真和轨迹控制》文中研究指明本课题来自上海海事大学机械创新设计与实践基地项目——平面机器人运动设计和轨迹控制的实验研究。 本课题研究的目的是:1)探讨平面多自由度多杆机构的设计、分析及轨迹控制的方法;2)研讨平面多自由度多杆机构的计算机动态仿真;3)了解数控程序的数字化编程以及PC机和数控系统间通讯的方法; 受控连杆机构是指一个或若干个原动件受计算机控制,从而使机构精确实现任意给定运动并具有智能化的一类机构。精确实现任意给定运动是机构学领域具有重要实际意义的一大难点,受控机构与受控机构学的研究正是应这一要求而兴起的。具有一个或两个受控原动件的平面受控五杆机构是一个两自由度机构。本文以精确实现给定运动为目的,对受控平面五杆机构进行了以下几个方面的研究: 1) 平面五杆机构运动设计,包括五杆机构的类型、工作空间、曲柄存在条件和运动干涉等的研究。 2) 连杆点轨迹控制研究: a、控制原理研究; b、二个原动件输入位置的计算,包括根据预定轨迹上的已知点计算输入位置;根据连杆点沿预定轨迹作等速运动的要求确定输入位置及根据连杆点沿预定轨迹运动且主电机作匀速转动的要求计算输入位置等叁种情况。 3) 实验装置的制作和轨迹控制的实现,以及机构运动的动态仿真。 本文通过对五杆机构进行结构分析,建立为使连杆点走出预定轨迹的五杆机构数学模型,然后通过解析法对数学模型进行求解,得出与连杆点所走轨迹相匹配的各杆位置,再使用VB语言对此数学模型进行编程,求得两种控制方式下的动画仿真以及主动件的两个输入值。 文中还介绍了五杆二自由度轨迹控制实验装置的研制过程和控制原理,通过自行研制开发了这套实验装置,通过VB编程对其进行轨迹控制,大量的实验结果和实验数据充分表明了此套实验装置是可行的,也验证了有关理论和计算公式的正确性。
汪萍锋, 张纪元[4]2003年在《空间连杆机构装配构形的建模及求解》文中进行了进一步梳理提出完全有效元素法并用于建立一类空间连杆机构装配构形问题的统一数学模型;将综合消元法用于确定机构的所有装配构形。实例计算表明,本文理论正确、方法实用新颖、程序运行可靠。
车林仙[5]2007年在《连杆机构运动综合理论研究进展》文中研究表明连杆机构的运动综合方法分为直接法和间接法两大类,直接法又分为代数法和优化法。概述了代数法、优化法和间接法的研究进展。在代数法中,主要阐述了以吴文俊消元法为主的解析法和以Newton-Raphson迭代法、同伦迭代法为主的数值迭代法的研究现状。在优化法中,主要阐述了极大熵方法及现代智能算法的研究现状。在间接法中,主要阐述了基于数据库的搜索匹配方法及基于数值比较的逐次搜索方法的研究现状。最后,展望了连杆机构运动综合理论的发展趋势。
车林仙[6]2005年在《基于粒子群算法的平面四至六杆机构综合》文中研究说明从工程实际出发,应用平面连杆机构运动几何学、最优化方法和计算智能技术等学科的研究成果,对平面四至六杆机构的运动综合进行了深入系统研究,建立了平面导杆机构、五杆二自由度混合驱动机构和Watt, Stephenson六杆机构优化综合的数学模型和计算方法。粒子群算法是一种源于鸟群捕食行为的计算智能技术,具有算法简单、收敛速度较快、全局优化能力较强、控制参数较少等优点。但粒子群算法的局部搜索能力较差,不能有效求解高维复杂函数优化问题。针对该算法存在的缺点,提出一种改进的粒子群算法—Powell-粒子群混合算法,将Powell方法有机地融入粒子群算法。改进后的混合算法不但减小了计算规模,增强了局部搜索能力,而且保留了粒子群算法高效优化的特点。以若干经典的无约束和约束优化测试函数作为算例,验证了该混合算法的优越性。基于单开链理论,应用位移矩阵法,分别建立了RRR和RPR两种Ⅱ级杆组的运动综合方程,再将两个RRRⅡ级杆组的综合方程联立,得到WattⅠ型及StephensonⅡ,Ⅲ型六杆函数发生机构中铰链叁杆组的统一运动综合方程组。以RRR和RPRⅡ级杆组的运动综合方程为基础,建立导杆刚体导引、轨迹发生和函数发生机构的近似运动优化综合方程。以铰链叁杆组运动综合方程组为基础建立WattⅠ型及StephensonⅡ,Ⅲ型函数发生机构运动综合的统一优化方程。应用“二步综合法”研究了混合驱动铰链五杆二自由度轨迹发生机构的综合方法。首先建立应用RRRⅡ级杆组精确再现轨迹的优化综合模型,然后在运动分析的基础上建立以RRRⅡ级杆组作补偿运动的优化综合模型。应用Powell-粒子群混合算法求解上述机构综合中的优化问题,得到多组满足设计要求的解,为实际机构的设计提供多组备选方案。对机构综合实例的结果进行了仿真和误差分析,验证了上述数学模型的正确性和混合算法的鲁棒性。
汪萍锋[7]2003年在《确定空间连杆机构装配构形的综合消元法》文中提出本课题来自上海市高等学校科学技术发展基金项目。 本文研究的目的是：1)寻找建立空间连杆机构装配构型问题数学模型f(u，x)=0的统一方法；2)针对m≥n的情况，提出将多项式方程组(PS)=0消元成多项式解(TS)=0的综合消元法；3)求王业工程中一些常用空间连杆机构装配构形问题的多项式解。 针对m≥n的情况，本文充分利用伪除法、结式消元法和主幂积项消元法的优点，形成了求一多项式组(PS)格鲁布纳基(GS)的综合消元法，并构造了该法的计算步骤。实例计算表明，综合消元法具有计算效率高、消元效果好等优点。 对于只含回转副(R)、移动副(P)和圆柱副(C)的一类单闭环单自由度空间连杆机构，根据运动副类型和相应的机构参数等信息，用完全有效元素法建立机构的位置方程组，然后通过叁角函数的有理化，进一步将位置方程组化成机构多项式方程组(PS)=0，并采用综合消元法求得其多项式解(TS)=0。该法充分利用位置方程组中的12个方程并联立求解，可以完全排除数学解，使所得解均为运动学解，即机构的装配构形。这与在位置方程组中选取6个方程进行求解的传统方法相比，其优点是明显的。 根据该法编制的求解空间连杆机构装配构形的通用计算机程序DCSL具有输入简单、格式规范、结果准确可靠等特点。文中用程序DCSL求解了众多空间连杆机构的装配构形问题，从而进一步验证了本文方法的准确性和可靠性。 多解问题是机构学研究的难题之一，属当前机构学学科发展的前沿内容。本文的研究内容对完善机构学的理论具有较大的理论意义，其研究结果对进一步推动空间机构的应用具有较高的实用价值。
陈延强, 林海波, 李玉如[8]2014年在《我国机构学位置分析数学方法的应用现状》文中研究指明机构位置分析是机构学的基本研究内容,其核心问题是求解一组非线性方程组。自机构学成为一门独立的学科以来,数学一直在机构学研究中发挥着重要作用。以我国在机构位置分析问题求解中采用的数学方法为对象,论述了各种方法在机构学位置分析中的具体应用,分析了它们的思路及优缺点,以期起到抛砖引玉和对机构位置分析问题应用者引导的作用。
李波[9]2002年在《机械手位姿多解问题的研究及越障取物机器人的研制》文中研究说明本课题来自向上海市教委申请立项的科技项目“空间机构和机器人机构多解问题的多项式解”及参加上海市第四届青少年科技节“上海移动杯”高校机器人障碍赛越障取物机器人的研制工作总结． 本文研究的目的是：1)寻找建立机械手逆解问题数学模型f(u；x)=0的统一方法；2)针对m≥n的情况，提出将多项式方程组(PS)=0消元成多项式解(TS)=0的消元法；3)求解众多机械手多解问题；4)对上海市第四届青少年科技节“上海移动杯”高校机器人障碍赛越障取物机器人的研制工作进行总结。 针对m≥n的情况，本文在m=n的基组结式消元法的基础上，建立了相应的理论，构造了新的消元步骤，从而形成了m≥n的结式消元法。理论上该法可将m≥n的一个多项式组(PS)化成一个与之同解的叁角形组(TS)={b_1(x_1)，b_2(x_1，x_2)，…b_n(x_1，…，x_n)}，且诸b_i在同类多项式中具有最低的度。该法在解决空间机构和机器人机构分析与综合等工程问题中具有较大的理论意义和实用价值。 针对串联机械手的多解问题，本文采取如下技术方案：对于只含(或简化后只含)R，P，C和H副的串联机械手，根据运动副类型和相应的机构参数等信息，用完全有效元素法计算机自动生成其矩阵形式的位姿方程，通过对叁角函数的有理化，进一步将位姿方程组化成由9个以上多项式方程组成的多项式方程组(PS)=0，并采用m≥n的结式消元法求得其多项式解(TS)=0。此方法的特点是完全利用了位姿矩阵方程中的9个有效元素，所得解即为机械手的运动学解，从而从逆解方程组的建立上保证了所得逆解结果具有较低的度数。根据该法编制的求解机械手逆解问题的程序ROBOT．FOR具有输入简单、格式规范、结果准确可靠等特点。 文中用程序ROBOT．FOR求解了众多3～5关节机械手的逆解问题，从而进一步验证了本文方法的准确性和可行性。此外，本文还对作者参与研制的丝杠—平行四边形越障取物机器人的工作做了较为系统的总结。 多解问题是机构学研究的难题之一，属当前机构学学科发展的前沿内容。本文的研究内容对完善机构学的理论具有较大的理论意义，其研究结果对进一步推动机器人的应用具有较高的实用价值。
参考文献：
[1]. 平面连杆机构分析与综合的多项式解[D]. 牛志纲. 上海海运学院. 2000
[2]. 机构综合的多项式解[D]. 李学领. 上海海事大学. 2004
[3]. 双自由度平面五杆机构的运动设计、动态仿真和轨迹控制[D]. 江帅. 上海海事大学. 2005
[4]. 空间连杆机构装配构形的建模及求解[J]. 汪萍锋, 张纪元. 上海海运学院学报. 2003
[5]. 连杆机构运动综合理论研究进展[J]. 车林仙. 泸州职业技术学院学报. 2007
[6]. 基于粒子群算法的平面四至六杆机构综合[D]. 车林仙. 重庆大学. 2005
[7]. 确定空间连杆机构装配构形的综合消元法[D]. 汪萍锋. 上海海事大学. 2003
[8]. 我国机构学位置分析数学方法的应用现状[J]. 陈延强, 林海波, 李玉如. 机械研究与应用. 2014
[9]. 机械手位姿多解问题的研究及越障取物机器人的研制[D]. 李波. 上海海运学院. 2002