精确约束二自由度微动角位移机构设计

为了研制面向精密工程的微动角位移机构,采用旋量代数分析了3-HSE和3-HSVR三螺旋角位移机构的自由度和约束模式。分析表明,基于"不共线三点确定一个平面"设计的角位移机构存在欠约束和欠确定运动问题,由此导致机构的位姿和运动具有不确定性。因此,提出了双螺旋式精确约束二自由度角位移机构。这种机构在自然状态下采用六点约束,具有确定位姿;在输入状态下自由度数等于输入数,具有确定运动。采用矢量运动变换方法证明了机构在不同输入模式下的姿态调整原理并利用机构运动几何关系分析了机构灵敏度,结果表明,该角位移机构灵敏度优于0.83μrad。这种角位移机构仅采用两个螺旋支链,结构简单、位姿和运动确定、稳定性高,可用于两个自由度的姿态调整。

双驱动六点支承平台设计及调平算法

针对传统三点支承平台的欠约束和欠驱动问题,基于运动学原理提出了一种双驱动六点支承平台。该平台在自然状态下具有确定位姿,在输入状态下具有确定运动,由此解决了三点支承平台的欠约束和欠驱动问题。以加速度计作为测量传感元件,提出了一种基于重力加速度方向矢量的两输入调平算法,并利用平台法线矢量运动变换获得了平台的转动角度。该平台调平范围±5°,水平重复精度优于0.001 7°,具有运动确定以及稳定性高的特点,可用于精密仪器及机械的自动调平。最后,指出了调平的二转动自由度姿态控制的运动学本质。

一种新型球面并联机构的奇异位型分析

本文研究了一种新型球面变胞机构。首先,运用矢量代数法,建立机构的运动学模型,对机构运动学方程求导,可得到速度映射模型和机构雅可比矩阵。其次,根据雅可比矩阵的秩为零这一条件,分析机构发生奇异的条件及类型。最后,对机构进行奇异分析,得到机构产生奇异位形的条件和类型,为机构尺寸设计提供理论基础。