全柔性机构与MEMS 被引量：80

1

作者 于靖军 宗光华 毕树生 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期1-5,共5页

柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点 ,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在 MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术... 柔性机构是一种新型机构。首先描述了柔性机构和全柔性机构的概念及特点 ,论述了它们与MEMS之间的关系。然后详细介绍了全柔性机构在 MEMS领域内包括微装配、微操作等应用背景下的状况及前景。最后就对全柔性机构研究中的几个关键技术问题如机构的分析、设计及加工 ,柔性铰链的选择与设计 ,驱动器的选择及设计等进行了探讨。 展开更多

关键词 柔性机构 全柔性机构 柔性铰链 微型机电系统 MEMS

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空间全柔性机构位置分析的刚度矩阵法 被引量：23

2

作者 于靖军 毕树生 宗光华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期323-326,共4页

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔... 柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构 .具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型 .由于空间全柔性机构中存在球副 ,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制 ,为此提出了一种扩展伪刚体模型法 .并以 6 RSS并联全柔性机构为例对其位置解问题进行了分析 :首先利用结构分析中的位移法建立起柔性铰链的刚度模型 ,同时通过一系列坐标系的建立和转换 ,建立起机构的变形协调方程、位置闭环方程及静力平衡方程 ,进而求得机构的位置解 .该方法充分考虑了机构中弹性构件的变形 。 展开更多

关键词 运动学 刚度矩阵 机构 全柔性机构 柔性铰链 伪刚体模型

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3-RRC全柔性机构中柔性铰链刚度矩阵建立 被引量：5

3

作者 尹小琴 马履中 +1 位作者 杨启志 陈瑞芳 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2003年第4期6-8,共3页

全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础 以3-RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例,介绍其结构型式并建立力学模型 采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之... 全柔性机构中柔性铰链单元刚度矩阵的建立是进行全柔性机构分析的基础 以3-RRC全柔性并联机构中出现的柔性铰链为例,介绍其结构型式并建立力学模型 采用差分法和复化抛物形求积方法分别得出了变截面柔性铰链单元上所受外力与端部变形之间的关系 通过矩阵位移法建立柔性铰链单元拉弯组合变形的刚度方程,并借助变形体内力分析和拉弯组合变形时单元刚度矩阵的特点,得出柔性铰链刚度矩阵的各个元素,为全柔性机构的运动学。 展开更多

关键词 全柔性机构 柔性铰链 刚度矩阵

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不完全分布柔度全柔性机构拟柔性模型研究 被引量：4

4

作者 邱丽芳 翁海珊 +1 位作者 俞必强 代云升 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期189-192,共4页

不完全分布柔度全柔性机构是介于具有集中柔度和分布柔度之间的一类全柔性机构,根据这类机构的特点,在伪刚体模型的基础上,提出了拟柔性模型的分析方法,建立了直梁型柔性铰链与构件的拟柔性模型,同时定义了拟柔性模型的外载荷力比值系数... 不完全分布柔度全柔性机构是介于具有集中柔度和分布柔度之间的一类全柔性机构,根据这类机构的特点,在伪刚体模型的基础上,提出了拟柔性模型的分析方法,建立了直梁型柔性铰链与构件的拟柔性模型,同时定义了拟柔性模型的外载荷力比值系数μF和模型的修正系数μλ。给出了一组实例的拟柔性模型计算结果,通过该组实例的实验测试以及对测试结果和计算结果的分析比较,验证了该模型的有效性。 展开更多

关键词 全柔性机构 伪刚体模型 拟柔性模型 不完全分布柔度

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集中柔度全柔性机构拓扑优化设计研究

5

作者 任军 何广平 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第10期25-27,共3页

根据集中柔度全柔性机构特点,基于连续体拓扑优化技术,采用SIMP人工材料密度方法,以机构的刚度和柔度要求相结合的功能函数作为优化目标,建立集中柔度全柔性机构拓扑优化设计模型。采用优化准则法进行数值计算,并推导了迭代公式。通过... 根据集中柔度全柔性机构特点,基于连续体拓扑优化技术,采用SIMP人工材料密度方法,以机构的刚度和柔度要求相结合的功能函数作为优化目标,建立集中柔度全柔性机构拓扑优化设计模型。采用优化准则法进行数值计算,并推导了迭代公式。通过所建立的优化模型设计出的机构拓扑图形具有"集中柔度"特征,为集中柔度全柔性机构的设计提供了基础。数值算例证明了研究方法的有效性。 展开更多

关键词 集中柔度 全柔性机构 拓扑优化 优化准则法

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三平移全柔性微动机器人机构的位置运动分析 被引量：8

6

作者 杨启志 郭宗和 +2 位作者 马履中 尹小琴 王俊英 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期96-99,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}的运动学特性,首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦;求解出该机构的位置反解方程及中间变量的表达式;利用ADAMS软件对该机构的位置正解特性进行了仿真模拟,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 微动机器人 全柔性机构 并联机构 位置分析 仿真

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三平移全柔性并联微动机器人机构静力学分析 被引量：9

7

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 谢俊 尹小琴 梁庆磊 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期110-113,共4页

对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代... 对新型非对称三平移并联机构{R∥R∥R∥P(4R)}∥{R∥R∥P(4R)∥R}⊥{R∥R∥R∥P(4R)}普通的转动关节全柔性化,形成非对称全柔性三平移微动并联机器人机构。利用"伪刚体模型"法,以普通的转动副加上等效的双向扭转弹性元件替代每个柔弹性关节,形成全柔性并联机器人机构的伪刚体等效模型。采用与"摩擦圆理论"分析法相似的力分析方法,分析了全柔性并联机器人机构的静力学问题,发现机构虽然具有优良运动解耦性,但其静力学性能较差。 展开更多

关键词 并联机构 全柔性机构 伪刚体模型 静力学分析

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全柔性四杆机构伪刚体模型分析计算方法的改进 被引量：14

8

作者 邱丽芳 翁海珊 +1 位作者 柳林 南铁玲 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期142-145,共4页

针对介于具有集中柔度和具有分布柔度之间的全柔性机构,在利用伪刚体模型分析具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构基础上,考虑构件的线弹性变形,对伪刚体模型的分析方法加以改进,给出了其一般公式。全柔性铰链四杆机构改进前后的分析计算... 针对介于具有集中柔度和具有分布柔度之间的全柔性机构,在利用伪刚体模型分析具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构基础上,考虑构件的线弹性变形,对伪刚体模型的分析方法加以改进,给出了其一般公式。全柔性铰链四杆机构改进前后的分析计算实例和有限元仿真,验证了该分析方法的有效性。 展开更多

关键词 全柔性机构 伪刚体模型 弹性变形

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微型双自由度全柔性五杆机构设计与分析 被引量：1

9

作者 邱丽芳 刘庆玲 +1 位作者 翁海珊 吴国昌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期195-199,共5页

分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式。设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和... 分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式。设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和迭代程序,给出了该机构拟柔性模型的理论计算结果,同时用ANSYS对该实例进行了分析。通过实例的理论计算和有限元分析结果的比较,验证了理论推导的正确性,同时也验证了拟柔性模型分析方法的有效性。 展开更多

关键词 全柔性机构 伪刚体模型 拟柔性模型 不完全分布柔度 双自由度

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全柔性微位移放大机构的设计与分析 被引量：3

10

作者 吴国昌 邱丽芳 +1 位作者 段磊 谢之勇 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第1期45-47,共3页

微机械放大器中常采用全柔性微位移放大机构来实现输出位移的放大,且大多采用短臂柔性铰链连接各构件。设计了一种对称的长柔性杆微位移放大机构,结合弹性力学和Bernoulli-Eu-ler假设,推导出该放大机构的力位移计算公式及放大比公式。... 微机械放大器中常采用全柔性微位移放大机构来实现输出位移的放大,且大多采用短臂柔性铰链连接各构件。设计了一种对称的长柔性杆微位移放大机构,结合弹性力学和Bernoulli-Eu-ler假设,推导出该放大机构的力位移计算公式及放大比公式。对影响该机构放大比的关键因素进行了分析,通过实例分析得到该机构中的长柔性杆角度与输出位移之间的关系。同时用有限元方法对该实例进行了仿真分析,并对两种方法所得结果进行了分析比较。 展开更多

关键词 全柔性机构 柔性铰链 微位移 放大比 有限元分析

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3-RPRR类平面全柔性并联机构拓扑优化设计 被引量：2

11

作者 陈健伟 朱大昌 +1 位作者 张荣兴 朱城伟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期251-255,270,共6页

针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支... 针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支链.运用拓扑优化的方法,得到铰链最优配置的3-RPRR类平面全柔性并联机构及其支链.采用Hyperworks/Radioss软件分别对这2种3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度、抗振性和抗干扰性方面更优. 展开更多

关键词 类平面 全柔性并联机构 拓扑优化 静力学分析 模态分析

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三平移全柔性并联机构多目标拓扑优化设计 被引量：5

12

作者 谢俐 杨乐 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第9期193-196,共4页

为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立... 为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立了机构的多目标拓扑优化模型。然后,基于HyperWorks/OptiStruct软件和优化准则算法对机构进行拓扑优化设计,得到了拓扑优化后的新型全柔性并联机构。最后,通过HyperMesh软件对拓扑优化前后的机构进行静力学分析和模态分析,从而验证了多目标拓扑优化设计的有效性。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 线性加权法 多目标拓扑优化 静力学分析 模态分析

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基于拓扑优化的3-RPRR类平面全柔性并联机构构型优选

13

作者 朱大昌 李岩 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第5期71-75,共5页

全柔性并联机构的构型参数是影响其刚度和定位精度的重要性能指数。基于同构型全柔性并联原型机构,以几何约束为条件,设计出了3-RPRR类平面全柔性支链。基于构型优选的思想进行拓扑优化,设计出另一结构形式的类平面全柔性支链,进而分别... 全柔性并联机构的构型参数是影响其刚度和定位精度的重要性能指数。基于同构型全柔性并联原型机构,以几何约束为条件,设计出了3-RPRR类平面全柔性支链。基于构型优选的思想进行拓扑优化,设计出另一结构形式的类平面全柔性支链,进而分别对两种不同支链组成形式的3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析。仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,方案二全柔性支链构成的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,且在刚度和抗振性上更优。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 拓扑优化 构型优选 刚度 静力学

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基于拓扑优化的3-PRPR全柔性并联机构设计及分析

14

作者 董博 王雪 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第10期170-173,共4页

全柔性并联机构具有分辨率高、运动灵活、动态特性好等优点,但其构型设计往往不能满足微定位和精密加工制造领域的需求。基于并联机构原型,以几何约束为条件,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-PRPR全柔性并联机构。利用Hyperwo... 全柔性并联机构具有分辨率高、运动灵活、动态特性好等优点,但其构型设计往往不能满足微定位和精密加工制造领域的需求。基于并联机构原型,以几何约束为条件,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-PRPR全柔性并联机构。利用Hyperworks软件行拓扑优化,设计出优化后的3-PRPR全柔性并联机构。分别对这两种3-PRPR全柔性并联机构进行有限元及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-PRPR全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度和抗振性方面更优于优化前的机构。 展开更多

关键词 全柔性并联机构 拓扑优化 HYPERWORKS 有限元分析 模态分析

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基于柔性机构的机翼前缘变形多目标优化 被引量：8

15

作者 葛文杰 朱鹏刚 +1 位作者 刘世丽 张永红 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期211-217,共7页

全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性... 全柔性机构用于自适应机翼具有实现其形状的连续平滑变形和轻量化等优点。文章根据机翼前缘在不同飞行状态下气动外形要求,以离散体结构拓扑优化为出发点,以目标形状与实际形状的边界曲线之差最小为优化目标,并考虑机构变形要求和刚性要求等问题,建立了多目标优化函数;采用遗传算法(GA)和双向渐进结构优化法(BESO)相结合,应用于Matlab与Ansys,通过二次优化,获得了稳定的最优解,不仅实现编程模块化,而且提高了优化效率。最后,对结果进行Ansys仿真分析和模型实验验证。结果表明:仿真结果和模型实验结果一致,该方法是可行的。 展开更多

关键词 变形柔性机翼 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构 BESO

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全柔性并联机器人支链静刚度矩阵的建立 被引量：8

16

作者 杨启志 马履中 +1 位作者 郭宗和 尹小琴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1156-1159,共4页

设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理... 设计了一种新型非对称全柔性3-RRRP平移微动并联机器人机构。在柔性铰链静刚度矩阵及柔性移动副静刚度矩阵的基础上,先建立该微动机器人机构单个支链的一般模型,利用坐标矩阵变换(D-H矩阵变换)的方法,推导出一般支链静刚度矩阵求解的理论过程,进而求得该支链端部的静刚度矩阵。最后,通过理论计算一简单模型,并用ANSYS对理论计算结果进行模拟。模拟结果显示,理论计算的静刚度矩阵与模拟结果很相近,说明一般支链静刚度矩阵理论推导过程具有一定的准确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 并联机器人 支链静刚度矩阵 坐标变换 仿真

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能量法求解全柔性微动机器人移动副的刚度 被引量：6

17

作者 杨启志 尹小琴 +1 位作者 马履中 杜生超 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2005年第1期12-15,共4页

全柔性机构中柔性移动副(P副)刚度的求解是进行全柔性并联机构、全柔性并联微动机器 人分析的基础工作之一.在柔性铰链力学模型的基础上,利用能量法得出了非对称3-RRRP(4R)全 柔性并联机构的变截面柔性移动副(4R)单元上所受外力与端部... 全柔性机构中柔性移动副(P副)刚度的求解是进行全柔性并联机构、全柔性并联微动机器 人分析的基础工作之一.在柔性铰链力学模型的基础上,利用能量法得出了非对称3-RRRP(4R)全 柔性并联机构的变截面柔性移动副(4R)单元上所受外力与端部变形之间的关系,结合柔性铰链的 柔性刚度矩阵求得柔性移动副单元刚度表达式方程.并用ANSYS工程软件建立相同的柔性移动副 模型进行模拟,模拟结果表明,推导的柔性移动副的刚度与模拟结果很相近,刚度的理论方程具有 一定的准确性. 展开更多

关键词 全柔性机构 微动机器人 柔性移动副 刚度矩阵 仿真模拟

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基于影响系数的新型全柔性微动并联机器人运动特性分析 被引量：3

18

作者 杨启志 马履中 +2 位作者 郭宗和 尹小琴 王俊英 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期213-216,共4页

研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似... 研究了新型全柔性微动三平移并联机器人机构{R//R//R//P(4R)}//{R//R//P(4R)//R}⊥{R//R//R//P(4R)}的运动学特性,并进行了模拟仿真验证。首先求解机构的位置正解方程,并对该并联机构的运动学解耦特性进行分析,发现该三平移机构为近似完全解耦的机构;然后利用基于影响系数的方法,比较容易地推导出了该机构的速度、加速度的准确表达式,避免了繁琐的正解方程的求导微分;最后利用ADAMS软件、MATLAB软件对机构的运动学特性进行了仿真模拟与理论计算,验证了理论推导的正确性。 展开更多

关键词 全柔性机构 微动机器人 影响系数 并联机构 运动学特性

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基于SIMP和GA变形柔性机翼后缘的拓扑优化 被引量：5

19

作者 朱鹏刚 葛文杰 +1 位作者 张永红 赵飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第11期1468-1472,共5页

柔性机构的拓扑优化主要分为连续体优化和离散体优化,连续体优化的全局性优化形状比较好,但是优化出来的形状有不规则,表面不光滑等缺点。而离散体结构拓扑优化可以解决加工的缺点,但初始形状对结构的拓扑形状影响很大,笔者将两者的优... 柔性机构的拓扑优化主要分为连续体优化和离散体优化,连续体优化的全局性优化形状比较好,但是优化出来的形状有不规则,表面不光滑等缺点。而离散体结构拓扑优化可以解决加工的缺点,但初始形状对结构的拓扑形状影响很大,笔者将两者的优化方法结合起来,以机翼后缘为例,通过SIMP法优化出的拓扑形状,采用遗传算法(GA)进行机翼的二次优化,得到了质量更轻,更易加工且变形效果好的优化解。 展开更多

关键词 SIMP 拓扑优化 遗传算法 全柔性机构

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面向精密制造的微材料特性检测机构

20

作者 陆震 陈学东 何广平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期328-332,共5页

微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical Systems)在航空航天、汽车、生物医学、环境监控、军事等领域中有着广泛的应用前景.其材料力学性能的测试目前是其性能测试的薄弱环节,它涉及到微位移、精密定位和载荷/位移测量.采用传统"... 微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical Systems)在航空航天、汽车、生物医学、环境监控、军事等领域中有着广泛的应用前景.其材料力学性能的测试目前是其性能测试的薄弱环节,它涉及到微位移、精密定位和载荷/位移测量.采用传统"机械"制造技术,由于摩擦、间隙、爬行和多环节传动误差积累等原因而无法实现.为此,提出了一种冗余驱动全柔性并联机构和压电陶瓷驱动器所组成的新型测量平台.在推导4RRR冗余驱动并联机构运动学逆问题方程的基础上,经过最佳拓扑选择、运动学分析,并基于动力学优化,确定了微位移/精密定位运动平台主要结构尺寸.实验表明:采用该平台,可以满足MEMS材料力学性能测量所需的微位移和精确定位要求. 展开更多

关键词 微机电系统 冗余驱动 全柔性机构

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