含环路布局和运动副轴线方位特征的运动链拓扑结构描述

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1、第45卷第6期机械工程学报Vo1．45NO．62009年6月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJn．2009DoI：10．3901／JME．2009．06．034含环路布局和运动副轴线方位特征的运动链拓扑结构描述木李树军，2王德伦。戴建生4f1．东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004；2．中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016；3．大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116024：4．伦敦大学国王学院StrandLondonWC2R2LS英国)摘要：构造一种含环路布局、构件类型、运动副类型和运动副轴线方位信息的运动链的拓扑特征

2、矩阵。构件的类型构成特定的环路布局，运动副的类型及其轴线的方位配置决定运动的状态特征，多副构件是联系环路间的桥梁。以运动链构成的独立环路为基础构建特征矩阵的行数，运动链的构件数目构建特征矩阵的列数；以独立环路的旋向确定构件及其排序；以代表运动副类型的符号或数字表达构件及环路间的连接关系；以同一构件上两个运动副的相对轴线方位描述运动副的方位特征。构造的运动链特征矩阵为(2f+2)×，而单环运动链为3xn矩阵。实例表明，该特征矩阵可以描述各类运动链，与传统nxn拓扑矩阵相比，结构大大简化，而且拓扑信息量多。该矩阵特别便于由特征矩阵构造对应的机构简图，同时也为计算机辅助运动学和动力学建模提供了一种便

3、捷途径。关键词：运动链拓扑特征矩阵环路布局运动副轴线方位中图分类号：TH112TopologyofKinematicChainswithLoopsandOrientationofJointsAxesLIShujun‘WANGDelunDAIJiansheng(1．CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheastemUniversity,Shenyang110004；2．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences．S

4、henyang110016：3．KeyLaboratoryforPrecisionandNon—traditionalMachiningTechnology,MinistryofEducation，DalianUniversityofTechnolog~Dalianl16024；4．King’SCollege，UniversityofLondon，StrandLondonWC2R2LS，UK)Abstract：Atopologicalcharacteristicsmatrixwithinformationofloops，typesoflinksandjoints，andorientations

5、ofjointsisproposed．Loopsareformedaccordingtothekindsoflinks(binaryormulti-jointlink)，andthemovingspaceofthekinematicchainsaredeterminedonthebasisoftypesofjointsandtheirorientations．Themulti-jointlinkssetuptheconnectingamongloops．TherOWSofthematrixaredesignedbasedontheindependentloops，andthecolumnson

6、thenumbersoflinks，thelinkselementsinthematrixareorderedaccordingtothedirectionofindependentloops，thejointsareexpressedbyprescribingletterornumber,theorientationofjointisdefinedastheaxesbetweentwopairsofsamelink．Thetopologicalcharacteristicmatrixis(21+2)xn，anditis3~nmatrixforsingleloopkinematicchains

7、．Examplesshowthatallkindsofkinematicchainscanbepresentedbythematrix．Themarxprovidesmoretopologicalinformationofkinematicchainswithfewerelements．Themarxmakesiteasiertoconstructthecorrespondingstructura