[发明专利]变胞机构运动学模型自动建立方法

摘要

本发明涉及变胞机构领域，公开了一种变胞机构运动学模型自动建立方法，包括以下步骤获取变胞机构的信息，建立全息矩阵对变胞机构运动链进行描述；提取环路信息并进行广义运算；根据全息矩阵和环路建立封闭矢量方程，建立两相邻构件间运动学变量的递推关系，自动建立变胞机构的运动学模型。本发明变胞机构运动学模型自动建立方法采用全息矩阵对变胞机构进行描述，提出描述运动副属性的数组代号并分析，得到变胞机构的全部环路，进而实现变胞机构运动学模型的自动建立。

主权项

一种变胞机构运动学模型自动建立方法，其特征在于：包括以下步骤：A)获取变胞机构的信息，建立一个np×(np+2)全息矩阵对变胞机构运动链进行描述：式中，np为变胞机构运动链关键点即两个相邻构件的连接点的数量，矩阵对角线元素Ji为变胞机构运动链中两个相邻构件的连接关键点对应的运动副元素；上三角矩阵li,j(i<j)为编号为i、j的两个关键点之间的长度，其中，当两个关键点i、j不在同一构件上时，li,j＝0；下三角矩阵ai,j(i<j)为编号为i、j的两个关键点所在的构件编号，其中，当当两个关键点i、j无构件相连时，ai,j＝0；全息矩阵拓展矩阵第一列第一行元素为变胞机构运动链中机架的构件编号aF，第一列第二行起为变胞机构运动链中原动件的构件编号aD，其余行元素为0；第二列元素起为变胞机构运动链中原动件的构件信息，其中每列元素中原动件构件信息从上至下依次为起始位置sλ、终止位置sμ、速度v、加速度α；B)变胞机构运动链的环路信息，由m个环路构成的环路集S{L(1),L(2),…,L(m)}，其中数量m依据图论为：m＝NP‑NL+1+J式中，NP指运动链的运动副总数，NL指运动连杆数，J指复合铰链数，当环路集S中任何3个不同环路L(x)、L(y)和L(z)(x,y,z＝1,2,…,m)都满足：L(x)⊕L(y)≠L(z)则环路集S为基本环路集；C)根据所述步骤A)中的全息矩阵，对关键点对应的i行元素和j列元素的构件编号ai,j(i,j＝1,2,…,np)进行广义运算，剔除非零元素，取得每个关键点运动副的数组代号，通过对数组代号的分析，取得数组代号与关键点连接类型的对应关系，根据广度优先生成树思想，依据所述步骤A)中全息矩阵提取的信息，进行层次信息分析，以多元构件元数多的作为起始点，与其相连的构件为第一层信息，连接第一层构件的构件为第二层信息，依次类推，找到完整回路，根据所述步骤B)中的m＝NP‑NL+1+J和L(x)⊕L(y)≠L(z)，确定基本环路集，进而通过广义运算⊕得到所有环路；D)根据所述步骤A)中的全息矩阵和所述步骤C)中取得的环路建立封闭矢量方程：Σn=1cli,jcosφi,j=0Σn=1cli,jsinφi,j=0,(i<j;i,j=1,2,...,np)]]>式中，c为环路中构件的个数，li,j为编号为i、j的两个关键点之间的长度，当两个关键点i、j不在同一构件上时，li,j＝0，φi,j为编号为i、j的两个关键点之间构件的角度；通过封闭矢量方程建立两相邻构件间运动学变量的递推关系，结合所述步骤A)中的全息矩阵自动建立变胞机构的运动学模型。