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1、球面机构研究动向*刘艳芳，杨随先四川大学制造科学与工程学院,四川，成都610065,yuanzhangl9862W163.com摘要：球面机构作为一类特殊的空间机构，它具有结构简单、工作空间大、不易发生干涉、运动学计算简单、控制容易等优点。球面机构在宇航、医疗、电子、机械等领域具有广阔的应用前景。本文对国内外球面机构理论及性能研究的进展、研究成果、研究动态进行了较为全面的综述，在此基础上讨论了球面机构研究的潜在方向、研究内容以及可能的研究手段，供广大机构学研究者参考。关键词：球面机构，研究现状，综述
2、，发展趋势中图分类号：TH112AdvancesandTrendsinSphericalMechanismsResearchLiu丫anfang,YangSuixian(SchoolofManufacturingScieneeandEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,P.R・China)Abstract：Comparingtocommonserialspatialmechanisms,sphericalmechanisms,aspecialtype
3、ofspatialmechanism,havemanyadvantageswhichinvolvecompactstructure,largeworkspace,lesspossibilitytooccurinterferencebetweenlinkages,easytoanalyzeitskinematicperformance,easytocontrolandetc.Sphericalmechanismswillhavevastapplicationprospectinmedical,aero
4、space,biological,electrical,mechanicalandetc.Ithasbeensummarizedinthispaperthattheprogresses,achievements,advancesandtrendsinsphericalmechanismstudy・Afterthat,thepotentialarea,researchcontentsandpossibleapproachesofsphericalresearcharederivedandpresent
5、ed・Keywords：Sphericalmechanisms,statusandtrends,review,furtherwork1.引言球面机构是联系平面机构与空间机构的桥梁，它是一类特殊类型的机构。当机构运动时,其构件上所有点在一个与固定点保持不变距离的球面上运动。球面机构具有结构紧凑、灵活可靠等诸多优点。球面机构在工程上具有重要的应用价值，在宇航、医疗、电子、机械等部门具有广阔的应用前景，如用作机器人的腕关节、机械数字式测量机、卫星定向装置、太阳'国家自然科学基金资助项目(50975186)
6、跟踪装置、射电望远镜、机械加工的回转工作台与零件定位装置。在医疗工程方面，球面机构可用作腹腔外科手术机器人、灵活眼、牙颌模型的激光扫描装置、在眼科手术中视网膜抗凝剂的注射装置以及踝关节与肩关节的修复⑴等等。为推广和拓展球面机构的应用，开展球面机构理论和性能及其设计理论与方法的研究具有重要的理论意义和应用价值。1.国内外研究现状近几十年来，国内外开展了关于球面机构理论、性能及应用方血的人量研究，这些研究涉及到球面机构的构型、位置/运动学/动力学分析、机构综合以及应用研究四大方面。2.1球面机构构型的研
7、究关于球面机构构型的研究，主要集中在机构的分类方法研究、机构构型条件研究以及新的机构类型及其构型研究。主要研究成果来自于国外，并且多集屮于球面四杆机构和球面五杆机构。如C.H.Chiang⑵通过分析机构的转动性能、杆长系数，结合格拉肖夫定理，对球面四杆机构进行了分类研究，讨论了其曲柄存在条件。J.Jesus,HugoI•⑶，提出了关于球面机构构型分类的一个强有力的方法，这一方法系统而细致地分析了两相邻构件之间的相对运动，分析了球面四杆机构曲柄存在条件，并指出只存在33中球面四杆机构构型，而不是81种
8、。他们将机构分为16种I型（基本型）——总自由度方程只含有不等号，以及17种EI型（折叠型）——总自由度方程含有不等号和等号。并给出了各种构型的结构条件和设计特[41点oKohliandKhonji讨论了非对称球面5R并联机构的的曲柄存在条件。MouradKarouia,JacquesM.HerveC，，]研究了非对称三自由度球面并联机构结构综合问题。讨论了非对称三自由度球面并联机构的类型，曲柄存在条件，达到所需球面运动的机构安装几何条件以及非对称结构的儿何约朿。另外
