舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提...

飞机舱门是进出机舱的通道,其机身导向槽中心线与提升机构末端导向轮运动轨迹重合,保证了舱门开启/锁止可靠。以有序单开链方法建立提升机构2个单开链单元轨迹综合运动学方程组;方程组变量齐次化分组,其Bezout数仅为320,减少同伦跟踪路径;分别进行初始方程组构造和同伦方程组求解,求得了6组杆长非负实数构形解,绘制了单开链单元组合的对应构形。以机构运动空间和提升机构力传递效率进行构形筛选,得到了可实现飞机舱门按期望轨迹运动的舱门提升机构。

登机舱门作为大型客机的一个重要部件,其运动状态和运动模式分析对于舱门功能和运动链设计至关重要。从机器人机构拓扑综合视角,首次提出将某型侧开式登机舱门开启运动机构抽象为2条SS支路与1条◇(R//R//R//R)⊥R//R支路构成的并联机构,进行了舱门及其开启机构运动关联性研究。基于并联机构方位特征集(POC)理论,分析了侧开式登机舱门开启机构拓扑尺度约束类型特征,揭示了舱门机构提升和旋转运动过程具有1个自由度且选取不同独立元素的两种运动模式,进一步发现舱门运动模式切换的几何约束条件为铰链臂机构转动副间距与平行杆机构杆长在水平面投影尺寸相等。结合挡块限位的舱门驱动保证几何约束条件恒定,提升了舱门模式切换的确定性及开启过程的稳定性。基于方位特征集进行的侧开式登机舱门开启过程研究为飞机舱门设计提供了新思路...

以汽车门锁开启支链占用空间少、高效驱动和高端多功能为目标,对单回路空间机构进行构型综合,得到可实现电动开启的RRRSR机构;针对电动开启支链适应手动开启运动的兼容性需求,减少RRRSR机构运动副约束,得到RRSSR欠驱动机构,使得机构与其他支链的运动兼容;通过对该机构运动副增设扭簧力约束,保证了机构运动柔顺性和稳定性;以特定方向投影进行方程变量降维,使得所构建的空间RRRSR机构运动学方程变量最少,解析求得输入角和输出角关系式。仿真结果表明,具有力约束的汽车门锁RRSSR欠驱动机构既能完成电动开启过程,又能在手动开启工况下具有运动兼容适应性。

环形平台作为核主泵螺栓在线检测的移动和操作基准,其位姿快速、高精度调整是螺栓在线精确检测的关键。针对辐射环境环形平台位姿调整需求,提出了基于解耦并联机构的粗、精两级高精度快速调整方法,第一级粗调以6自由度解耦并联机构对环形平台进行初步调整,第二级精调以两独立方位特征子集对应的1T2R和2T1R解耦并联机构对平台按序进行水平度和同轴度调整;基于方位特征集理论,综合了粗、精两级调整解耦并联机构;提出了以海绵吸具在泵体弧形光滑外壁吸附形成固定支点,构造并联机构定平台,实现了各并联机构的快速安装、切换及拆卸。基于解耦并联机构的粗精两级快速调整,为实现核辐射环境环形平台的快速高精度调整提供了新思路。

具有力触觉反馈主从操作的检测装置是提升核主泵螺栓在线检测准确率、避免核辐射健康损害的有效手段。针对核主泵中空螺栓检测超声探头三平移一转动的深孔运动特征,基于方位特征集并联机构拓扑综合方法,构造了一种新型4-HSOC{-Ri1//Ri2(-P(4R))//Ri3⊥Ri4-}力触觉主端并联操作机构;以矢量方程法求解了该机构正逆运动学,并进行了工作空间、运动特性分析和仿真;对应从端深孔检测作业特征进行了工作空间匹配分析和实验验证。该主端力触觉并联机构具有对称折叠性和良好的动平台转动能力,适用于竖向深孔扫查作业,契合从端核主泵螺栓检测装置检测需求,为核主泵螺栓检测装置对孔、扫查任务及主从端运动匹配提供了理论基础。

网箱养殖是海洋设施养殖的重要战略方向,针对现有深海网箱难以自适应调整养殖区域以优化生态环境、体积庞大难以运输等问题,提出了新型嵌套折展子母网箱机构,以空间折展机构为网箱支撑母框架,嵌套安装于母框架的平面柔性折展机构为子网箱框架,以闭环钢丝绳驱动网箱折展。研究构成网箱框架机构的三重对称Bricard机构折展关键状态尺度约束类型的演变,揭示机构折展过程中对称面相交共线的几何不变特性,构造以对称面交线为折展轴线的网箱折展驱动机构;进一步建立网箱框架机构运动学方程,通过对称面几何投影解析求解驱动杆转角与网箱折展状态的对应关系。所提出的具有大折展比的嵌套折展网箱机构为深海网箱的研制提供了新思路。

车门锁电动开启功能是乘客非接触操作模式进入车辆的物理基础,将引领高品质和舒适安全车门锁系统的发展潮流。针对车门锁内部电动保险、电动开启双支链运动协调以及多运动支链间互不干涉的需求,以现有具备电动保险功能车门锁为基础,基于平面机构拓扑结构综合理论,引入不完全齿轮间歇机构构造了变拓扑电动开启运动链;借助关联矩阵描述了车门锁电动开启支链不同连接状态的拓扑构态。通过研制电动车门锁样机并进行功能测试,验证了基于变拓扑结构电动开启运动链方案在该门锁系统中的可行性。该研究可为汽车智能门锁运动链的构型设计提供新思路。

Mecanum轮作为一种全方位行走轮在多领域广泛应用,针对Mecanum运动系统受限于平整光滑路面,提出一种拓展到类“V”形路面行走的新型变锥角Mecanum轮,该轮每个滚子分别对应安装于阵列球面四杆机构上,其周向阵列球面四杆机构具有公共输入轴,以同步驱动安装于连杆上对应的Mecanum轮滚子,实现滚子轴线偏置角变化,达到Mecanum轮锥角变化,增加Mecanum轮运动系统对“V”形地面行走适应性;通过建立球面四杆机构运动学模型,求解出球面四杆机构的输入输出方程,得到公共轴输入转动角度与滚子偏置角间映射关系;基于包络原理近似求得Meca num轮可控锥角所对应的路面坡度。

汽车门锁作为汽车车身的重要附件,其操作性和可靠性关系到汽车的安全和使用性能。针对未来新型汽车对车门开启功能的新要求,以现有汽车侧门锁为研究对象,提出一种可实现电动解锁功能的传动运动链;针对电动开启运动链中连杆传动机构在解锁运动过程中与齿条传动匹配问题,以理论接触点期望轨迹为一条平滑曲线为目标;基于单开链方法,构建具有解耦降次特征的运动学方程组;采用优化-连续法,同时考虑机构运转平稳、尺寸合理等条件,求解出传动机构连杆末端输出点最佳逼近期望轨迹的机构尺寸,为新型汽车门锁传动链研发提供参考。