一类可重构并联机构的结构分析与综合的开题报告.docx

一类可重构并联机构的结构分析与综合的开题报告
一、研究背景及意义
并联机构是机器人学中重要的研究领域。其能够为机器人提供较大静态和动态刚度，排除了由于杆件弯曲、摩擦力等原因产生的变形，增强了机器人系统的稳定性和准确性。另外，并联机构作为一类可重构的机构，也具有一定的灵活性和适应性，可以为不同工作场景下的机器人提供多种不同的运动模式和工作状态，实现机器人的全向移动、高精度定位等功能。因此，研究并开发新型可重构并联机构，对于提高机器人的运动精度、适应性和灵活性，具有重要的科学价值和应用前景。
二、国内外研究现状
目前，文献中已经报道了多种可重构并联机构，如基于连杆机构的交错型并联机构、基于平面拼接的并联机构、基于柔性结构的并联机构等。这些并联机构在结构设计、运动学特性、动力学特性、控制方法等方面都存在一定的优缺点。
在国外，瑞士洛桑联邦理工学院的一些学者提出的曲面并联机构被广泛研究，目前已经应用于航空制造、汽车制造等领域。该机构的主要特点是利用可折叠的金属片组合成六边形网格结构，通过改变结构的折叠角度和形状来实现机构的可重构和多仿形。该机构的优点是结构简单、重量轻、力学性能良好、便于制造和组装。
在国内，南京航空航天大学的一些研究人员提出的基于铰链机构的交错型并联机构也受到了广泛关注。该机构基于改进的Sarrus结构，通过铰链连接系统和连杆连接系统相间排布，使机构能够实现平移运动和转动运动。该机构的优点是运动学特性稳定，精度高，质量轻、刚度大，制造和调试方便。
三、研究内容和研究方法
本文旨在针对现有的可重构并联机构的优缺点，结合先进的材料和制造技术，提出一种新型的可重构并联机构，并对其结构进行分析和综合设计。主要研究内容包括：
(1)对可重构并联机构的研究现状进行调研和总结，了解不同结构形式的优缺点；
(2)根据机器人的运动需求和工作场景，选择合适的机构结构类型，设计机构的基本参数；
(3)利用ANSYS等计算机辅助工程软件，对机构进行结构分析。包括机构的刚度、自然频率、变形等静态和动态特性的分析；
(4)对机构进行模拟运动仿真，验证机构的运动学特性，并根据仿真结果对机构进行优化设计；
(5)综合考虑机构的制造工艺、机构的成本和可靠性等因素，对机构进行制造和实验验证。
研究方法主要包括文献调研、数值计算、模拟仿真、实验验证等。其中，文献调研是了解并掌握机构设计与分析的基本理论和方法，为进一步的研究提供参考和依据；数值计算和仿真则可以在计算机上模拟机构的运动和结构特性，为优化设计和实验验证提供依据；实验验证则可以通过实际制造机构进行测试，验证设计的可行性和实用性。
四、研究预期结果
通过本研究，预期可以得到一种新型的可重构并联机构，该机构具有以下特点：
(1)结构简单紧凑，适用于不同的工作场景和运动需求；
(2)刚度高、精度好，具有较好的运动学特性；
(3)利用先进的材料和制造技术，制造过程简单、速度快、成本低；
(4)具有较好的灵活性和适应性，可广泛应用于机器人运动控制、导航定位等领域。
五、参考文献
[1]Y.Zhang,G.Cheng,X.Gao,etal.Designandanalysisofacompactplanar-transformableparallelmechanism[M].NewYork:Springer,2017.
[2]Y.Jiang,S.Xi,X.Zhang.Areviewofreconfigurableparallelmechanisms[J].Internationaljournalofadvancedroboticsystems,2018,15(1):1-15.
[3]C.Zhao,W.Chen.Anewtypeofreconfigurableparallelmechanismfor6DOFCNCmachinetool[M].SpringerInternationalPublishing,2017.
[4]H.Wang,W.Chen,L.Lu,etal.Anewreconfigurableparallelmechanismfor6-DOFmachinetoolapplication[J].Mechanismandmachinetheory,2018,129:474-490.
[5]J.Wang,J.Wang,L.Cao,etal.Reconfigurableparallelmechanism:Theory,design,andapplications[M].SpringerSingapore,2019.