1、平面回路機(jī)構(gòu)具有精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種精密加工系統(tǒng)、工業(yè)操作系統(tǒng)和航空航天器等。隨著平面回路機(jī)構(gòu)中回路數(shù)目增多，結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜，導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究出現(xiàn)了許多新問(wèn)題，嚴(yán)重制約著平面多回路機(jī)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展。平面多回路機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度和奇異位形分析是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、受力和控制等理論研究的基礎(chǔ)，也是保證這些系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。由此可見，開展平面多回路機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度和奇異位形分析不僅具有重要的理論意義，同時(shí)

2、具有明確的工程應(yīng)用背景。
　　本文以平面多回路機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，建立運(yùn)動(dòng)精度模糊-區(qū)間分析方法，定量分析平面多回路機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度，提出快速、準(zhǔn)確分析復(fù)雜機(jī)構(gòu)全部奇異位形的速度瞬心解析法，并建立奇異位形受誤差影響程度的敏感系數(shù)模型，搭建多功能、多構(gòu)型平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開發(fā)可視化測(cè)控虛擬儀器，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度理論與實(shí)驗(yàn)研究，為該類機(jī)構(gòu)的綜合、分析和制造提供理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。論文主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　建立平面多回路機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

3、參數(shù)化模型與仿真分析方法，將尺寸誤差和鉸鏈間隙視為定值，仿真研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度。分別對(duì)單自由度鎖機(jī)構(gòu)和三自由度3-RRR機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)精度仿真，結(jié)果表明，建立的平面多回路機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析參數(shù)化模型能夠很好的用于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度分析，具有簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　提出考慮桿長(zhǎng)誤差和鉸鏈間隙的平面多回路機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度模糊-區(qū)間分析方法。將機(jī)構(gòu)誤差視為區(qū)間變量，構(gòu)造一種新型混合隸屬度誤差函數(shù)，建立更為接近真實(shí)桿長(zhǎng)誤差和鉸鏈間隙分布的模糊

4、-區(qū)間數(shù)學(xué)模型。采用模糊-區(qū)間分析方法，建立平面多回路機(jī)構(gòu)含桿長(zhǎng)誤差和鉸鏈間隙的模糊-區(qū)間運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型，引入DE（Differential Evolution Algorithm）算法用于求解平面多回路機(jī)構(gòu)的非線性區(qū)間運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，形成平面多回路機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度分析方法，并給出單自由度鎖機(jī)構(gòu)和三自由度3-RRR機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度分析算例。分析結(jié)果表明，建立的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度分析方法具有較強(qiáng)通用性，能夠精確定量分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)誤差；混合隸屬度誤差函數(shù)更為

5、接近真實(shí)誤差分布規(guī)律，且能夠覆蓋誤差全部區(qū)間；DE算法能夠很好的用于求解非線性區(qū)間方程組，算法簡(jiǎn)單，對(duì)初值要求不高，大幅提高了計(jì)算效率。
　　創(chuàng)建用于分析平面多回路機(jī)構(gòu)奇異位形分析的速度瞬心解析法，并將該方法用于單回路平面機(jī)構(gòu)和多回路平面機(jī)構(gòu)的奇異位形分析，獲得了平面機(jī)構(gòu)的各類奇異位形。建立用于分析誤差對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形影響程度的敏感系數(shù)模型，分析驗(yàn)證輸入誤差和桿長(zhǎng)尺寸誤差對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形的影響程度，并對(duì)其奇異位形進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。理論分析

6、和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，速度瞬心解析法能很好的應(yīng)用于平面回路機(jī)構(gòu)奇異位形分析，具有較強(qiáng)通用性和高可靠性，同時(shí)能夠找出機(jī)構(gòu)全部奇異位形，避免了漏奇異現(xiàn)象；采用速度瞬心解析法分析機(jī)構(gòu)奇異位形無(wú)需進(jìn)行速度傳遞函數(shù)矩陣計(jì)算，省卻了繁瑣的分析過(guò)程，簡(jiǎn)化了求解思路，降低了機(jī)構(gòu)奇異位形分析的難度；建立的誤差敏感系數(shù)模型可有效用于分析誤差對(duì)機(jī)構(gòu)奇異位形的影響程度。
　　搭建平面3-RRR機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。開發(fā)平面回路機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度與

7、運(yùn)動(dòng)控制虛擬儀器軟件系統(tǒng)，開展機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)誤差實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)測(cè)試機(jī)構(gòu)的輸入量、桿長(zhǎng)誤差、不同間隙等對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度的影響趨勢(shì)。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的多功能、多構(gòu)型平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)構(gòu)新穎合理，具有良好的二次開發(fā)能力和廣泛的適用性，能夠方便地研究多種平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，使用效果好，便于推廣使用；建立的控制系統(tǒng)可有效提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)精度，且算法簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好；開發(fā)的測(cè)控系統(tǒng)虛擬儀器能用于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制，具有軟件界面友好、操作簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)