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新型结构冗余并联机构的设计与分析的开题报告
一、选题背景
随着机器人技术和自动化生产的不断发展，对各种机构的动力学性能的要求越来越高。目前，机构的设计已经不仅仅局限于容错、耐久等方面的考虑，更注重整个系统的动力学性能，如精度、刚度、动态响应等。冗余机构是满足这些性能要求的主要手段之一。传统的并联机构虽然能够提高机构的刚度和精度，但并行结构所限制的自由度数量也导致了并联机构的运动范围不足、精度容易受到环境和负载变化的影响等问题。新型结构冗余并联机构的设计和分析为解决这类问题提供了一种新的方式。
二、选题意义
新型结构冗余并联机构的设计和分析对于机器人、航空航天、工业自动化等领域具有重要的意义。通过合理的设计和优化，冗余并联机构可以显著提高机构的刚度和工作精度，同时也可以降低机构的振动和噪声。此外，新型的冗余并联机构还具有更高的自由度和变形能力，可以适应更复杂的工作环境和任务需求。
三、研究内容
本研究计划完成以下内容：
1.研究新型结构冗余并联机构设计的理论基础和相关技术。
2.设计并制造新型结构冗余并联机构样机，并进行实验验证和数据采集。
3.构建机构的数学模型，对机构的动力学性能进行分析和模拟，包括运动学、动力学、静力学等方面。
4.优化机构的设计和控制策略，提高机构的稳定性和控制精度。
四、研究方法
本研究将采用以下方法：
1.文献研究和归纳总结，了解冗余并联机构的历史和现状，总结其发展趋势。
2.使用CAD软件进行机构的设计和制造，包括结构设计、运动学分析、动力学分析等。
3.采用试验方法验证机构的性能，例如静态和动态刚度、精度、运动范围等。
4.使用MATLAB等工具建立机构的数学模型，进行动力学和控制仿真，并与实验数据进行对比验证。
五、预期成果
本研究的预期成果如下：
1.设计和制造一种新型结构冗余并联机构的样机，并验证其性能。
2.建立机构的数学模型，进行动力学性能分析和控制仿真，并获得机构的优化设计方案。
3.发表并发表一篇学术论文，介绍本研究的理论方法、实验和模拟结果，并总结冗余并联机构设计的相关经验和启示。
六、研究进度安排
本研究计划分为以下几个阶段：
1.文献研究和方案设计：预计1个月。
2.机构设计和制造：预计2个月。
3.试验验证和数据采集：预计2个月。
4.机构数学模型的建立和动力学分析：预计3个月。
5.机构优化设计和控制策略的研究：预计2个月。
6.论文撰写和发表：预计1个月。
七、论文结构
本研究的论文将包括以下部分：
1.绪论：介绍研究背景、选题意义、研究内容、方法和成果。
2.文献综述：总结过去十年内关于冗余并联机构的研究进展和发展方向。
3.机构设计和制造：介绍新型结构冗余并联机构的设计和制造过程，以及试验验证和数据采集结果。
4.机构动力学分析：建立机构的数学模型，进行动力学分析和仿真，分析机构稳定性和控制性能。
5.机构优化设计和控制策略的研究：针对机构的动力学性能和控制要求，提出机构优化设计和控制策略。
6.总结与展望：总结本研究的主要成果和发现，提出下一步研究方向和应用展望。
参考文献：
[1]LiY,LiX,WuB,etal.Designandcontrolofaflexure-basedredundantparallelmechanismwithmultiplemotionmodes.JournalofMechanicalScienceandTechnology,2013,27(4):1049-1058.
[2]WuM,LiB,DuJ,etal.Anewredundantlyactuatedparallelmechanismwithhighperformance.JournalofMechanicalScienceandTechnology,2015,29(11):4795-4803.
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