机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究

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1、而？巧＊罚拆ｉＳＣＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＩＥＮ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ■ｉ＼｜ｊｊＢＢｊｆ＝—－＾ｉｖｒ＾．．ｌ．论文题目机构可动性设计缺陷辨识模型与修复方法研究学科专业机械工程学号２０１３１１０８０１１０，作者姓名谢會指导教师范守文教授式＞＂＂１独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文

2、中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：補冻日期：三＆皮年１月日（论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可［＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或

3、扫描等复制手段保存、汇编学位论文。Ｃ保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：签名：导师於——也：ＩＷ之曰親年曰／月（（分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别学科专业提交论文日期2015.10.8论文答辩日期2015.11.6学位授予单位和日期201512答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchOnIdentificationModelAndModificationMethodForMobilityDesignDefects

4、OfMechanismsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MechanicalEngineeringAuthor:XieRuiSupervisor:Prof.FanShouwenSchool:SchoolofMechatronicsEngineering摘要摘要机械产品设计缺陷辨识及修复是提高设计效率和保障设计质量的关键，本文以机构设计缺陷辨识为主线，对机构中的回路缺陷、分支缺陷、灵活度设计缺陷和转动能力设计缺陷的辨识与

5、修复进行了较为深入系统的研究。回路缺陷和分支缺陷是连杆机构运动学综合中经常出现的设计缺陷，以球面四杆机构为研究对象。通过采用从欧式空间到共形空间的映射函数，建立了球面四杆机构的共形模型。基于该共形模型以及共形几何代数中的代数运算法则，给出了关于精确点构型的表达式，通过判别所有精确点的构型是否相同来辨识机构的回路缺陷或分支缺陷。采用共形几何代数的内积运算，建立了该机构的距离曲线公式，基于距离曲线及限制线，实现了球面四杆机构回路的识别。通过判别所有的精确点是否位于相同的回路上来辨识机构的回路缺陷。对于具有回路缺陷或分支缺陷的机构，采用模拟退火优化

6、算法对机构的输入或输出值进行优化，实现了对回路缺陷或分支缺陷的修复。针对灵活度设计缺陷，以球面三自由度串联机器人为研究对象。通过D-H法建立了该机构的连杆坐标系，基于共形几何代数理论以及该机构的连杆坐标系，获得了该球面机构运动学反解的解析解，利用该解析解定义了该机构的服务区。基于服务区与服务圆计算了该机器人的灵活度，通过判别球面机构灵活度是否符合设计要求来实现球面机构灵活度设计缺陷的辨识。对于具有灵活度设计缺陷的机构，采用改进粒子群优化算法来优化该机构的杆长值，实现了对灵活度设计缺陷的修复。针对转动能力设计缺陷，以2T1R并联机器人为研究对象

7、，通过采用从欧式空间到共形空间的映射函数，建立了2T1R并联机器人的共形模型。基于该共形模型以及共形几何代数中的代数运算法则，提出了一套关于2T1R并联机构转动能力设计缺陷辨识的方法。对于具有转动能力设计缺陷的机器人，采用改进细菌群趋药性优化算法，对杆长值进行优化，实现了转动能力设计缺陷的修复。本文建立的回路缺陷、分支缺陷、灵活度设计缺陷及转动能力设计缺陷辨识及修复模型为机构的设计缺陷辨识及修复提供了有效的理论、方法和技术。关键词：设计缺陷，辨识，修复，回路，分支，灵活度，转动能力IABSTRACTABSTRACTThedesigndefec

8、tsidentificationandmodificationofmechanicalproductsarekeyfactorsforenhancingdesign