题目：新型混联机构及其冗余驱动研究

基于传统的串联机构和并联机构的各自具有的优缺点，提出综合利用两种机构各自优点而构建的混联机构形式，在大量参考前人留下的成果的基础之上，本课题提出了一种性能优越的全新直角坐标混联机构形式，通过直线驱动实现其空间六自由度运动，开发新机型正是当前国际学术界和工业界关注的热点和前沿。本文主要针对一新型直角坐标混联机构及其冗余驱动结构形式进行研究，主要内容包括以下几个方面：利用解析几何和计算机辅助设计软件来求解其工作空间，获得机构输出杆在可达工作空间任意位置的偏摆角度，机构处于奇异构形时的可达空间。提出基于当量杆长和当量关节角度的新概念将机构奇异分为三大类全新奇异形式，并分别给出对应情形下的奇异回避方法，为了消除本文研究对象的奇异位形，提出增加两条冗余驱动支链实现机构全可达工作空间的无奇异解决方案。通过细分机构运动平台结构形式，可以确切的求解无冗余驱动支链和有冗余驱动支链时的运动学正向解，利用解析几何的方式求解机构的运动学反向解。选择合适的实体建模软件对机构建立运动学实体模型，利用相关的应用软件对模型关节和变量进行定义、运动轨迹规划，得到机构分别在无冗余驱动和有冗余驱动支链时的动态仿真，联合运动学仿真的结果证明了冗余驱动支链在改善机构某些性能方面所具有显著作用。基于螺旋理论对机构进行了静力学分析，综合使用牛顿-欧拉法和达朗伯原理，得出机构在给定条件下的动态静力特性,以及机构处于奇异位形时的动态静力特性。通过机构各输入参数对输出杆空间位置和姿态的敏感性分析，得知影响机构输出杆在空间的位置和姿态的主要关键参数，进一步比较研究有冗余驱动支链时的主要输入关键参数，得到冗余驱动支链在机构运动响应特性和精度方面对机构的影响。基于动态因素和静态因素作用得到的综合因素分析法对机构的运动误差进行了实例计算和图形仿真分析，尽可能的缩小了理论与实际误差的范围。利用拓扑原理可以得到任意混联机构的构成拓扑图，由此提出可以将其分为直线式、环路式、环路—直线混合式三种不同结构形式, 通过中间变换得到等效传递矩阵，得到各形式混联机构灵活度指标，基于BP神经网络的机构结构参数优化设计得到机构冗余驱动支链的空间布局关系。机构实体经过轮廓初步造型，给出了特定条件下的基本结构图。