机械工程学报

作者：徐文琳, 彭羽, 何智成, 姜潮

单位：湖南大学机械与运载工程学院 长沙 410082

关键词：弹簧连接刚性块拓扑模型,复杂路径规划,运动学拓扑,机构分区；

基金：国家自然基金联合基金(U20A20285)和湖南省创新领军人才计划(2022RC3038)资助项目。

复杂路径规划的机构拓扑构型设计一直是行业的难题。目前，基于弹簧连接刚性块模型(Spring-connected rigid block mode，SBM)的拓扑优化算法，以功传递效率为目标函数，可以实现了多精度点路径拓扑构型设计反求。然而，传统SBM模型进行机构设计时，存在迭代结果构型不清晰、收敛速度低、复杂路径机构合成能力较差等问题。因此，在SBM模型的基础上提出了复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法。该方法首先对模型的弹簧刚度进行二值化判定，然后根据刚性块的运动情况以及约束度进行浮动块判定和刚度清理，最后再使用邻接矩阵图论的方法获得刚性块组的划分以及机构分区，从而实现大梯度变化复杂路径下对机构拓扑构型设计。通过实际的算例表明，面向复杂路径规划的机构分区运动学拓扑构型设计方法在保证路径精度的前提下，能显著提升计算效率与适应复杂路径规划的能力。

来源：2024年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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