机械工程学报
機械工程學報
궤계공정학보
CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
2013年
23期
88-95
,共8页
程刚%于敬利%袁欣%庞宇松%徐鹏
程剛%于敬利%袁訢%龐宇鬆%徐鵬
정강%우경리%원흔%방우송%서붕
3SPS+1PS并联机构%仿生试验系统%四元数%运动空间优化
3SPS+1PS併聯機構%倣生試驗繫統%四元數%運動空間優化
3SPS+1PS병련궤구%방생시험계통%사원수%운동공간우화
3SPS+1PS Parallel manipulator%Bionic experiment system%Quaternion%Workspace optimization
为使人工髋关节试验系统具有仿生模拟人体髋关节运动特性的能力,不但要使其能模拟髋关节各种运动形式,而且其运动输出空间应完全覆盖实际人体髋关节的运动范围,这也使得对其运动空间进行深入分析成为必要.针对作为髋关节并联仿生试验系统核心运动模块的3SPS+1PS并联机构,利用四元数法建立其逆/正解运动学模型,基于动平台三点构造法构建了3SPS+1PS并联机构的量纲统一速度Jacobian矩阵,分别比较了该矩阵条件数在不同运动空间及结构参数下的取值变化情况,得到条件数平均值与机构定、动平台上球副中心连线长度比值、球副许用转角及动平台中心位置高度等参数之间关系,优化了机构结构参数,进而得到了运动性能良好的运动空间区域.髋关节并联仿生试验系统运动空间的研究对其运动路径规划、动态特性分析及控制系统设计具有重要的意义.
為使人工髖關節試驗繫統具有倣生模擬人體髖關節運動特性的能力,不但要使其能模擬髖關節各種運動形式,而且其運動輸齣空間應完全覆蓋實際人體髖關節的運動範圍,這也使得對其運動空間進行深入分析成為必要.針對作為髖關節併聯倣生試驗繫統覈心運動模塊的3SPS+1PS併聯機構,利用四元數法建立其逆/正解運動學模型,基于動平檯三點構造法構建瞭3SPS+1PS併聯機構的量綱統一速度Jacobian矩陣,分彆比較瞭該矩陣條件數在不同運動空間及結構參數下的取值變化情況,得到條件數平均值與機構定、動平檯上毬副中心連線長度比值、毬副許用轉角及動平檯中心位置高度等參數之間關繫,優化瞭機構結構參數,進而得到瞭運動性能良好的運動空間區域.髖關節併聯倣生試驗繫統運動空間的研究對其運動路徑規劃、動態特性分析及控製繫統設計具有重要的意義.
위사인공관관절시험계통구유방생모의인체관관절운동특성적능력,불단요사기능모의관관절각충운동형식,이차기운동수출공간응완전복개실제인체관관절적운동범위,저야사득대기운동공간진행심입분석성위필요.침대작위관관절병련방생시험계통핵심운동모괴적3SPS+1PS병련궤구,이용사원수법건립기역/정해운동학모형,기우동평태삼점구조법구건료3SPS+1PS병련궤구적량강통일속도Jacobian구진,분별비교료해구진조건수재불동운동공간급결구삼수하적취치변화정황,득도조건수평균치여궤구정、동평태상구부중심련선장도비치、구부허용전각급동평태중심위치고도등삼수지간관계,우화료궤구결구삼수,진이득도료운동성능량호적운동공간구역.관관절병련방생시험계통운동공간적연구대기운동로경규화、동태특성분석급공제계통설계구유중요적의의.
