针对双基地声纳目标低频散射问题，从Helmholtz积分方程出发，采用等价面元解决表面积分存在的奇异性问题，建立了非入射方向水下目标散射声场的物理模型和计算方法。计算了刚性圆柱体的后向散射回声，绘出了在不同收发分置角、低频情况下，刚性椭球目标强度随目标姿态角的空间变化曲线，并分析了其散射特性。结果表明，提出的模型和方法能计算任意分置角和任意目标姿态角时的水下目标散射强度，可用于预报双基地声纳目标低频声散射特性。

设计一种可实现三平移一转动的空间并联机器人机构。利用方位特征集理论分析机构的自由度和方位特征集。根据向量的外积和矢量法推导得到运动学逆解方程,同时根据Newton-Raphson方法计算机构的运动学正解,选择一组数值解进行正逆解互相验证。计算运动学的雅克比矩阵,分析运动学的奇异性。分析机构的可达工作空间和定姿态工作空间,研究参数对工作空间大小的影响。建立工作空间体积最大化数学优化模型,选择鲸鱼优化算法完成参数的最优化设计。结果表明:L2、r越大,机构的操作空间越大,L1、R越大,机构的操作空间越小;最优R、r、L1、L2分别为1、0.9992、0.3、1.5 mm。

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化

提出一种新型2T2R并联机构,该机构由静平台、动平台和连接两平台的两条PRS支链和两条PSS支链组成。基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,并根据机构运动螺旋系、约束螺旋系和驱动螺旋系的线性相关性分析了机构的奇异位形;然后利用齐次坐标变换法建立机构的位姿方程,再通过对位姿态方程求导得出机构的速度、加速度正、逆解方程;最后给出数值算例,仿真结果验证了理论分析的正确性。

为了适应水陆两栖机器人的复杂工作环境,提出一种同时拥有直线驱动和转动驱动的串并混联四足步行机器人。将串并混联机器人腿部机构简化为2UPU-UPR并联机构,并运用螺旋理论分析该并联机构的自由度特性,Y方向的位置和Z方向的姿态是影响机构运动的两个独立变量。推导出了2UPU-UPR并联机构的运动学反解及其速度雅克比矩阵,并根据速度雅克比矩阵分析了该机构的三类运动学奇异位形,2UPU-UPR并联机构没有运动学反解奇异,但是存在四种运动学正解奇异和两种混合奇异。通过对该机构组成的四足机器人进行直行步态规划,验证了机器人的运动稳定性;对一简单实例进行了单腿机构运动学仿真,分析其输入输出变化关系。研究结果可为机构的进一步动力学分析与应用提供理论基础。

为适应多重复杂地形环境的需求,提出了一种新型的具有行走、变形和滚动能力的可重构多模式移动机器人,该机器人可以根据地形改变不同的运动模式,提高了对非结构化地形的运动适应性。利用螺旋理论找出机构在各运动模式下的奇异位,并对机构在各运动模式下移动可行性进行分析。运用ADAMS软件对多重特征地形进行了仿真试验,结果表明,该机构在步态、稳定性、多环境适应能力等方面有明显的优势,最后样机试验也验证了各运动模式的可行性。

该机构由动平台、静平台、上折页、下折页和作动器构成，动平台与上折页以球副连接，上下折页、下折页与静平台、作动器与静平台以及作动器与上折页以转动副连接。其中上下折页和作动器组成一组支链，支链内部也形成闭环，且由三组对称的支链构成这种折页式三自由度并联机构。为了获得该并联机构的运动学参数变化和奇异性，运用支链坐标系的方法，对该机构的每一个构件都做了详细的运动学分析，并且获得了该系统的雅克比矩阵和各构件的运动学参数。通过对雅可比矩阵的分析，获得了该机构的奇异空间。

分析了不可压缩、非等温、黏性非牛顿流体在型腔内的流动特点，应用小波有限元法准确地模拟出熔体型腔内充模流动模型，克服了传统有限元在工程奇异性问题求解中的不足。算例表明，数值计算结果与实验结果比较一致，该方法成功地模拟了注塑成形型腔内流体的流动过程的重要特征。