一类空间对称6R机构的运动学研究及组合应用

doi:10.7527/S1000-6893.2014.0058

材料工程与机械制造

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一类空间对称6R机构的运动学研究及组合应用

杨毅^1,2, 张武翔³

1. 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200444;
2. 上海宇航系统工程研究所, 上海 201109;
3. 北京航空航天大学机器人研究所, 北京 100191

收稿日期:2014-02-20 修回日期:2014-04-14 出版日期:2014-12-25 发布日期:2014-12-26
通讯作者: 张武翔男, 博士, 讲师.主要研究方向: 机构学与机器人学, 智能装置与检测技术. Tel: 010-82339055 E-mail: zhangwuxiang@buaa.edu.cn E-mail:zhangwuxiang@buaa.edu.cn
作者简介:杨毅男, 博士, 讲师.主要研究方向: 机构学与机器人学. E-mail: yybuaa@gmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(51305271,51105013);北京市自然科学基金(3133042)

Kinematic Investigation and Assembly Application of a Spatial Symmetric 6R Mechanism

YANG Yi^1,2, ZHANG Wuxiang³

1. School of Mechatronic Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200444, China;
2. Shanghai Aerospace System Engineering Institute, Shanghai 201109, China;
3. Robotics Institute, Beihang University, Beijing 100191, China

Received:2014-02-20 Revised:2014-04-14 Online:2014-12-25 Published:2014-12-26
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (51305271, 51105013); Natural Science Foundation of Beijing (3133042)

摘要/Abstract

摘要：

可展开平板机构已广泛应用于平板天线、太阳翼等航天机构产品.为提高可展开平板机构的刚度和展收比,将空间对称6R机构应用于可展开平板机构设计.首先,根据约束条件,计算后给出了一种空间3R运动链的几何参数关系;然后,结合螺旋理论,分析了该3R运动链的约束螺旋系;进而根据对称性,研究了空间对称6R机构的自由度、奇异性等运动特征;在此基础上,提出了一种特殊的空间对称6R转动机构;最后,研究了空间对称6R机构的组合方法,设计出一种新型单自由度可展开平板组合机构,并对其进行了运动学仿真验证.该可展机构具有二维方向的展开收拢能力,为可展开平板机构的创新设计提供了有益参考.

关键词: 可展开平板机构, 6R机构, 自由度, 机构组合, 螺旋理论

Abstract:

The deployable panel structures are widely used in aerospace applications, such as planar antennas, solar panels, etc. In order to improve the stiffness and deploying-packing ratio of the deployable panel structures, the spatial symmetric 6R mechanism is applied to the deployable panel structure. According to the constraints, the geometrical parameters of a spatial 3R kinematic chain are firstly derived. Then, the constraint screw system of 3R chain is analyzed with screw theory. According to the symmetry characteristic, the kinematic features, such as mobility, singularity, etc., of this family of spatial symmetric 6R mechanisms are investigated. Based on that, a special symmetric 6R rotating mechanism is proposed. Finally, the assemblies of the spatial symmetric 6R mechanisms are studied and a novel deployable panel assembly structure, which has single degree of freedom, is proposed and validated by the kinematics simulation. This mechanism has the capability of deploying and packing in two dimensions. The achievement provides helpful references for designing novel deployable panel structure.

Key words: deployable panel structures, 6R mechanism, degrees of freedom, mechanism assembly, screw theory

中图分类号:

杨毅, 张武翔. 一类空间对称6R机构的运动学研究及组合应用[J]. 航空学报, 2014, 35(12): 3459-3469.

YANG Yi, ZHANG Wuxiang. Kinematic Investigation and Assembly Application of a Spatial Symmetric 6R Mechanism[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2014, 35(12): 3459-3469.

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Kinematic Investigation and Assembly Application of a Spatial Symmetric 6R Mechanism

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