兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (8): 2658-2666.doi: 10.12382/bgxb.2023.0398
收稿日期:
2023-05-06
上线日期:
2023-07-30
通讯作者:
基金资助:
Received:
2023-05-06
Online:
2023-07-30
摘要:
基于螺旋理论和可重构机构运动分岔原理,综合出一组完全解耦的可重构轮腿式混联机械腿构型。根据机械腿轮、腿模式自由度需求,分析了机械腿轮腿变换机理,进而综合和筛选出5种主运动支链。基于轮腿变换机理,提出约束支链布局原理和方案,基于螺旋理论构造约束支链,根据主运动支链及约束支链几何条件,进行运动副轴线变换及运动副分解、组合,最终得到 134种约束支链。基于并联机构运动解耦概念,导出驱动副选取条件,确定各约束支链上的驱动副位置。通过实例验证机械腿的可重构性和解耦性。研究结果表明:综合出的机械腿基于约束奇异实现轮腿模式切换,减少了构态变换所需的时间消耗,使模式切换更加高效;由于结构约束的存在,轮式运动时,无需锁死与腿模式运动相关的关节,减少了能量消耗及驱动控制难度。
中图分类号:
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主运动支链 | 构型 |
---|---|
1 | RyRx |
2 | RxRy |
3 | Uxy |
4 | Rx |
5 | Ry |
表1 主运动支链构型
Table 1 The configurations of main motion limb
主运动支链 | 构型 |
---|---|
1 | RyRx |
2 | RxRy |
3 | Uxy |
4 | Rx |
5 | Ry |
约束支链1构型 | 约束支链2构型 |
---|---|
Uyx' Uzx' Uyx' Rx'Rz RyRx' Rx'Rz | Uyx' Uzx' Uyz' Uzx' Uy'z' Uz'y' |
表2 部分约束支链驱动副选择
Table 2 Driving pair selection of partially constraint limbs
约束支链1构型 | 约束支链2构型 |
---|---|
Uyx' Uzx' Uyx' Rx'Rz RyRx' Rx'Rz | Uyx' Uzx' Uyz' Uzx' Uy'z' Uz'y' |
图8 $\left(\left(\underline{R}_{z} R_{y}-U_{y^{\prime} z^{\prime}} \underline{P}_{x z} U_{z^{\prime} y^{\prime}}\right)+\left(R_{x}-U_{y x^{\prime}} \underline{P}_{z z} U_{z x^{\prime}}\right)\right)+\underline{P}_{z} \underline{R}_{\mathrm{a}}$机械腿
Fig.8 $\left(\left(\underline{R}_{z} R_{y}-U_{y^{\prime} z^{\prime}} \underline{P}_{x z} U_{z^{\prime} y^{\prime}}\right)+\left(R_{x}-U_{y x^{\prime}} \underline{P}_{z z} U_{z x^{\prime}}\right)\right)+\underline{P}_{z} \underline{R}_{\mathrm{a}}$ mechanical leg
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