运动链拓扑胚图的同构判断

平面并联机构基于胚图的综合方法中,拓扑胚图的同构判断是关键的环节。针对不含二元杆的运动链拓扑胚图,解决它们之间的同构判断问题。运动链的拓扑胚图与拓扑图相比有着独特的个性,由于在支链上没有二元点,所以图的顶点之间的关系主要是顶点之间的相对位置。根据拓扑胚图的特性,从关于图的邻接矩阵的经典理论出发,建立图的任意顶点之间的路径数矩阵,将路径数矩阵的元素按照一定规则排列成路径数组。论证了拓扑胚图同构的条件。在度序列和一阶路径数组相等的前提下,利用二阶路径数组来判断拓扑胚图是否同构。举实例说明判断过程及具体应用。拓扑胚图同构判断问题的解决不仅为基于胚图的型综合奠定了基础,而且对于某些运动链拓扑图的同构判断也具有普遍意义。

单铰运动链的型综合——拓扑胚图的构建

运动链构型综合是机械创新设计的重要途径之一,提出了一种基于拓扑理论的运动链型综合方法,通过机构的自由度、构件数与运动副数的关系,确定杆型组合,再利用结构树法构建机构拓扑胚图,从而为下一步拓扑图的有序构建打下基础。

运动链的规范化赋权拓扑胚图描述及同构判别

运动链的同构判别是国际上公认的一个难点问题。本文基于运动链的拓扑结构不变性,给出赋权拓扑胚图及其相应的加权邻接矩阵来描述运动链,该表述方法简洁,紧凑。在此基础上,通过搜索求解得赋权拓扑胚图的最大特征回路,基于最大特征回路生成唯一规范化拓扑胚图及其规范化加权邻接矩阵,并将结论用于运动链的同构识别,文中给出的实例证明了该方法的准确、简单及高效性。

机器人运动链拓扑胚图的特征字符串描述

在机构基于胚图的综合方法中,判别拓扑胚图的同构关系是一个难题。提出特征字符串的概念,用于描述含较多基本连杆的拓扑胚图。基于运动链拓扑胚图支链上不含二度点的特性,制定相关规则,用特征字符串准确描述代表基本连杆的顶点的相对位置,引出拓扑胚图。制定判别同构拓扑胚图的相关准则,论证了拓扑胚图同构的条件。举实例对同一特征字符串和不同特征字符串描述的拓扑胚图进行了同构判断。通过与邻接矩阵方法比较,证明特征字符串法简单、有效。

基于图论的可控装载机构构型设计及其应用

基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件要求以及拓扑结构最简原则对得到的拓扑图进行了拓扑综合,共筛选出了22种满足构型要求的拓扑图;再根据提出的机架存在条件、铲斗存在条件、动臂存在条件对得到的所有拓扑图进行了特定化;最后提出可控装载机构优选原则,对拓扑图特定化方案进行优选和具体化,获得了11种可控装载机构。通过样机研制验证了构型设计的合理性。

含复铰和环路的Assur杆组拓扑描述

为综合得到含复铰的Assur杆组构型综合,提出了一种含复铰杆组特征值的构型方法。分析此杆组特征值,得到了杆组中构件数、复铰数、环路数以及外接运动副之间的关系。进一步的通过含复铰杆组特征值组合以环路数为依据得出了拓扑胚图的生成方法。在拓扑胚图的基础上总结出了二元构件的分配原则以及归纳了二元构件的约束条件,由此确定二元构件的分配,得到杆组拓扑图。避免了拓扑图的同构判别,丰富了含复铰杆组的构型综合,同时为实现计算机的自动绘制奠定了基础。

多自由度可控装载机构的构型设计与综合研究

多自由度可控机构式装载机是一种将可控机构应用到工程机械领域而开发的新型装载机,为进一步研究此类可控装载机构新构型,分析研究了现有装载机工作装置的工作原理和结构特点;利用胚图插点的方法得出了平面两自由度五杆、七杆、九杆机构所有拓扑胚图类型;根据可控机构式装载机结构特点,确定拓扑胚图中的功能构件,将满足条件的拓扑图转换为装载机构;通过提出可控装载机构择优准则,对所得构型进行分析和优选,得到可控装载机构最佳构型。

闭环机构关联杆组中基本连杆排列组合的确定

针对含冗余约束和被动自由度的闭环机构,解决其关联杆组中基本连杆的排列组合问题。采用Matlab程序,求解关联杆组中基本连杆的数目,确定基本连杆的组合形式。该方法与决策树方法相比,避免了数据的遗漏。同一关联杆组中基本连杆排列方式同构,推导出的拓扑胚图同构。提出选择性插入方法解决基本连杆的同构排列问题,通过程序实现,证明该方法能减少运算量,节省运算时间。举实例说明程序自动生成有效基本连杆排列方式的应用过程。结果表明,所提出的运算方法能在进行闭环机构拓扑胚图综合之前,清除同构的基本连杆排列方式,保证后续推导的拓扑胚图的有效性,同时便于在计算机上实现,提高自动化程度。

赋权无向图的顶点素数分类与同构判别

运动链拓扑胚图一般是含自环和赋权的无向图,拓扑胚图的同构判别是类型综合的关键。提出了一种适用于赋权无向图顶点分类方法,将顶点度、赋权、自环分别用不同的素数区分,然后利用三者素数乘积形成顶点素数度,将素数度序列按相同元素分组,将每组元素与素数重新建立映射,该映射关系下的素数可作为赋权无向图顶点的唯一标识,最后对邻接矩阵动态修改法进行改进,并用于运动链拓扑胚图和一般赋权无向图的同构判别,判别实例表明该方法的有效性。