[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202011201003.3
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112307430A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 段芳萼

本發(fā)明提供一種判斷平面閉式運動鏈是否含有剛性支鏈的方法，根據(jù)運動鏈的結構提出一種構件關節(jié)關聯(lián)矩陣，矩陣包含了運動鏈構件、運動副的連接信息；然后，提出平面閉式運動鏈的基本定理，在構件關節(jié)關聯(lián)矩陣中定義平面閉式運動鏈每一行或每一列非0元素個數(shù)均大于或等于2；接著，基于構件關節(jié)關聯(lián)矩陣和平面閉式運動鏈基本定理，消除不滿足平面閉式運動鏈的行或列，最后判定是否含有剛性支鏈。此方法計算簡單，效率較高。

技術領域

本發(fā)明涉及運動鏈構型綜合中剛性支鏈的判斷,具體涉及一種判斷平面閉式運動鏈是否含有剛性支鏈的方法。

背景技術

運動鏈在生活中的許多場景都有運用，如圖1所示為一種常見的曲柄滑塊機構壓力機，圖2是該壓力機所對應的運動鏈示意圖，圖2中的空心圓圈代表的是關節(jié)，關節(jié)之間的連線代表的是構件，構件上包含幾個關節(jié)就代表該構件是幾元構件，如圖2中的3是二元構件；打斜線的區(qū)域代表的是多元構件，如圖2中的2一共包含三個關節(jié)，代表是三元構件。運動鏈中自由度小于或等于零的支鏈稱為剛性支鏈，剛性支鏈的判斷是運動鏈構型綜合過程中的一個重要步驟，其判別過程比較困難，諸多學者都對其進行了研究，提出了一些判斷方法，但其中的許多方法都是基于環(huán)路的方法，判斷過程麻煩，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了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(jù)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(jié)關聯(lián)矩陣，所述構件關節(jié)關聯(lián)的行數(shù)等于構件的個數(shù)，所述構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的列數(shù)等于關節(jié)的個數(shù)，所述構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的行號為構件的編號，所述構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的列號為關節(jié)的編號，確定了構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的大小后便按行為矩陣賦值，構件關節(jié)關聯(lián)矩陣元素由下式?jīng)Q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(shù)，即構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的行數(shù)，N是運動副數(shù)。其中M可以直接從構件關節(jié)關聯(lián)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(shù)減去關節(jié)的數(shù)量，關節(jié)的數(shù)量為構件關節(jié)關聯(lián)矩陣的列數(shù)；

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(jié)關聯(lián)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(shù)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(shù)為1或0的行或列，即將構件或關節(jié)對應的矩陣的行或列消除，直至構件或關節(jié)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)。