[發明專利]一種判斷平面閉式運動鏈是否含有剛性支鏈的方法

在審

• 申請號: 202011201003.3
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112307430A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 郝志強;張宇;周明帥
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 段芳萼

1.一種判斷平面閉式運動鏈是否含有剛性支鏈的方法，主要采用消除構件的方法判斷平面閉式運動鏈是否含有剛性支鏈，包括如下步驟：

步驟(1)，根據運動鏈的結構寫出運動鏈對應的矩陣B，B＝A*β，其中A為構件關節關聯矩陣，所述構件關結關連矩陣的行數等于構件的個數，所述構件關節關聯矩陣的列數等于關節的個數，所述構件關節關聯矩陣的行號為構件的編號，所述構件關節關聯矩陣的列號為關節的編號，確定了構件關節關聯矩陣的大小后便按行為矩陣賦值，構件關節關聯矩陣元素由下式決定：

β為構件編號組成的列矩陣；

步驟(2)，計算運動鏈自由度

采用如下公式計算運動鏈的自由度：F＝3(M-1)-2N

式中F是運動鏈自由度，M為構件數，即構件關節關聯矩陣的行數，N是運動副數，其中M可以直接從構件關節關聯矩陣中讀出；N則需要從矩陣中計算出來，計算方法為矩陣中不為0的元素的個數減去關節的數量，關節的數量為構件關節關聯矩陣的列數；

若自由度小于或等于零，轉步驟(8)，否則，轉步驟(3)；

步驟(3)，消除1個構件，即消除構件關節關聯矩陣中的某1行；

步驟(4)，判斷消除構件后的矩陣是否滿足平面閉式運動鏈條件，如果矩陣中的每一行或每一列非0元素個數均大于或等于2，則表示矩陣滿足平面閉式運動鏈條件，如果矩陣不滿足平面閉式運動鏈條件，則通過消除非0元素個數為1或0的行或列，即將構件或關節對應的矩陣的行或列消除，直至構件或關節滿足平面閉式運動鏈的條件或矩陣被完全消除；

步驟(5)，若矩陣沒有被完全消除，轉步驟(6)；否則，轉步驟(7)；

步驟(6)，計算變換后矩陣對應運動鏈的自由度，若自由度小于或等于0，轉步驟(8)；否則，轉步驟(7)；

步驟(7)，消除原始構件關節關聯矩陣中的另外一行，之后重復步驟(4)-步驟(6)，如果任意一行均消除后仍不能判斷出運動鏈是否含有剛性支鏈，則對原始構件關節關聯矩陣A同時消除2個構件，即消除構件關節關聯矩陣中的任意兩行，之后重復步驟(4)-步驟(6)，計算變換后矩陣對應運動鏈的自由度，若自由度小于或等于0，轉步驟(8)；否則，根據排列組合原則，繼續同時消除原始構件關節關聯矩陣中的另外兩行，之后重復步驟(4)-步驟(6)，如果任意兩行均消除后仍不能判斷出運動鏈是否含有剛性支鏈，則對原始構件關節關聯矩陣A同時消除i個構件，i等于1,2,3…M-3，依次遞增，之后重復步驟(4)-步驟(6)；若i個構件的組合數未取完，轉步驟(4)；若i個構件的組合數取完且i≠m-3，繼續消除i+1個構件，然后重復步驟(4)-步驟(6)；若若i個構件的組合數取完且i＝m-3，轉步驟(9)；

步驟(8)，原運動鏈含有剛性支鏈，結束；

步驟(9)，原運動鏈不含剛性支鏈，結束。