本發(fā)明涉及空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治黾夹g(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅苤笜?biāo)分析方法及裝置。

背景技術(shù)：

機器人的進(jìn)步推動著現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)的發(fā)展。在機器人的各個子裝置中，機構(gòu)是機器人的骨架與執(zhí)行器。在機器人機構(gòu)設(shè)計過程中，機器人結(jié)構(gòu)綜合與類型優(yōu)選是最具有原始創(chuàng)新的設(shè)計階段。但是長期以來，機構(gòu)設(shè)計主要依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗、知識、直覺和靈感思維，導(dǎo)致了新機構(gòu)設(shè)計的困難。機器按照作為機器人運動載體的機構(gòu)的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類的方法，包括串聯(lián)機器人、空間并聯(lián)機構(gòu)、混聯(lián)機器人。串聯(lián)機器人機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單已為學(xué)者們和工業(yè)界所熟知。空間并聯(lián)機構(gòu)和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機器人在哲學(xué)上呈現(xiàn)對立統(tǒng)一的關(guān)系，在包括運動學(xué)、動力學(xué)、運動空間和控制等問題上呈現(xiàn)互補的情況。

和串聯(lián)機器人相比較，空間并聯(lián)機構(gòu)具有自身的特點，80年代之后，作為空間并聯(lián)機構(gòu)運動載體的并聯(lián)機構(gòu)成為了一個國際研究熱點。從發(fā)表論文數(shù)量上可以發(fā)現(xiàn)，對于并聯(lián)機構(gòu)的研究在1995年到2002年達(dá)到了前所未有的高峰。在機構(gòu)綜合方法、運動分析、控制方法、工程實踐等方面都取得了許多重大的突破。但是，伴隨著研究的深入，研究者也發(fā)現(xiàn)了，由于空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得現(xiàn)有的裝配和加工技術(shù)難以保證其機構(gòu)存在所規(guī)定的空間幾何條件和尺度要求。而許多并聯(lián)機構(gòu)的自由度又嚴(yán)重依賴于各運動副之間的裝配條件。裝配誤差的問題不僅僅是關(guān)系到機構(gòu)運動精度的重要因素，某種程度下，這一問題的存在將會影響機構(gòu)的整個運動性質(zhì)以及自由度數(shù)目，甚至影響機構(gòu)的存在性。雖然實際裝配過程中造成的誤差可以利用裝配間隙等在運動中進(jìn)行補償，但正是由于誤差的存在，使得對空間并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行量化，衡量各種因素可能帶來的影響，尋找更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)，就顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒把b置，以對空間并聯(lián)機構(gòu)結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行量化分析。

本發(fā)明的一個方面，提供了一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅苤笜?biāo)分析方法，包括：

根據(jù)含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型獲取所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

確定各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的過約束回路并對其消除，以及采用引入局部自由度的方法對各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的運動支鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)擴展，分別得到各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

對各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)、動力學(xué)和運動學(xué)特征進(jìn)行分析，得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣；

根據(jù)所述工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣，分析各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)。

其中，所述方法還包括：

比較各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)，根據(jù)上述性能指標(biāo)的比較結(jié)果，對對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)行選擇，以選擇出符合預(yù)設(shè)條件的空間并聯(lián)機構(gòu)。

其中，所述獲取含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括：

判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型；

根據(jù)所述自由度類型確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系；

根據(jù)得到的所述并聯(lián)連接關(guān)系，確定各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)；

根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，進(jìn)而得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

其中，所述判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型，包括：判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的動平臺自由度類型。

其中，所述根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，還包括：

根據(jù)所述運動副組合中各個運動副的幾何特征，以及多自由度運動副與單自由度運動副之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈的運動副組合。

本發(fā)明的另一個方面，提供了一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治鲅b置，包括：

獲取模塊，用于根據(jù)含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型獲取所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

優(yōu)化模塊，用于確定各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的過約束回路并對其消除，以及采用引入局部自由度的方法對各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的運動支鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)擴展，分別得到各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

分析模塊，用于對各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)、動力學(xué)和運動學(xué)特征進(jìn)行分析，得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣；

性能評價模塊，用于根據(jù)所述工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣，分析各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)。

其中，所述裝置還包括：

選擇模塊，用于比較各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)，根據(jù)上述性能指標(biāo)的比較結(jié)果，對對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)行選擇，以選擇出符合預(yù)設(shè)條件的空間并聯(lián)機構(gòu)。

其中，所述獲取模塊包括：

判定子模塊，用于判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型；

并聯(lián)結(jié)構(gòu)分析子模塊，用于根據(jù)所述自由度類型確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系；

支鏈分析子模塊，用于根據(jù)得到的所述并聯(lián)連接關(guān)系，確定各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)；

運動副分析子模塊，用于根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，進(jìn)而得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的又一個方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)任一項上述方法的步驟。

本發(fā)明的再一個方面，提供了一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龅膬?yōu)化設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)任一項上述方法的步驟。

本申請實施例中提供的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒把b置，通過設(shè)計和分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間機構(gòu)評價和優(yōu)選方法，以供選出符合預(yù)設(shè)條件的、結(jié)構(gòu)最為合理的機構(gòu)，從而能夠衡量出各種因素可能帶來的影響，進(jìn)而使得開發(fā)出更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)成為可能。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一個實施例的一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒ǖ牧鞒虉D；

圖2為本發(fā)明一個實施例的一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治鲅b置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例的計算機設(shè)備的示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

圖1示意性示出了本發(fā)明一個實施例的一種含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒ǖ牧鞒虉D。參照圖1，本發(fā)明實施例具體包括以下步驟：

s101、根據(jù)含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型獲取所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

在本發(fā)明的實施例中，所述獲取所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體包括以下附圖中未示出的步驟：

s1011、判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型；

其中，所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型的判斷，具體是通過判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的動平臺自由度類型來實現(xiàn)的，而動平臺的運動自由度，由構(gòu)件數(shù)、運動副數(shù)及類型和運動支鏈間的相互約束條件決定。

特別地，通過動平臺運動自由度類型(移動t和轉(zhuǎn)動r)及其幾何關(guān)系(平行或垂直)的組合，可以對空間并聯(lián)機構(gòu)更詳細(xì)的分類。

s1012、根據(jù)所述自由度類型確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系；

具體的，根據(jù)設(shè)計要求的空間并聯(lián)機構(gòu)動平臺的運動自由度，分解出各種可能的運動連接形式。

s1013、根據(jù)得到的所述并聯(lián)連接關(guān)系，確定各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)；

本實施例中，通過確定所有滿足上述運動連接形式的運動支鏈的結(jié)構(gòu)條件，以保證運動支鏈并聯(lián)作交運算后依然滿足動平臺的自由度要求。

具體的，將運動副按一定的順序和幾何條件從固定平臺開始串聯(lián)連接(包括與動平臺連接的運動副)，但不與其它運動支鏈閉合，就構(gòu)成了空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈。運動支鏈的結(jié)構(gòu)特點及其自由度是空間并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。具體的，把空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈看成一種開鏈結(jié)構(gòu)，其中運動支鏈中不含閉合回路的開鏈結(jié)構(gòu)稱為單開鏈，含有閉合回路的開鏈結(jié)構(gòu)稱為混合單開鏈。運動支鏈的結(jié)構(gòu)、自由度和末桿的運動性質(zhì)對空間并聯(lián)機構(gòu)的性能影響極大。動平臺的運動性質(zhì)就是由所有的運動支鏈共同作用而決定的。運動支鏈的特性包括其機構(gòu)的自由度和末桿的自由度，其中末桿的自由度是設(shè)計運動支鏈結(jié)構(gòu)的最重要依據(jù)。

s1014、根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，進(jìn)而得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

具體的，所述根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，還包括：

根據(jù)所述運動副組合中各個運動副的幾何特征，以及多自由度運動副與單自由度運動副之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈的運動副組合。

運動副是設(shè)計空間并聯(lián)機構(gòu)的基本元素，運動副的自由度、運動范圍、零部件間的間隙和制造難易程度對空間并聯(lián)機構(gòu)的性能有很大的影響。組成空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副可分為簡單運動副和復(fù)合運動副兩大類，簡單運動副有：移動副p(prismatic)、轉(zhuǎn)動副r(revolute)、螺旋副h(helix)、圓柱副c(cylinder)、平面副g、球面副s(spherical)。而常用的虎克鉸u(universal)是復(fù)合運動副，由兩個軸線相交并垂直的轉(zhuǎn)動副復(fù)合而成。另外，也可以把具有確定相對運動的閉合回路看成是一種虛擬的復(fù)合運動副，如delta機器人中用四個球面副s組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)。由于多自由度運動副如c、g和s可以用多個轉(zhuǎn)動副r和移動副p串聯(lián)連接代替，所以可以把r和p看作基本運動副。

運動副是空間并聯(lián)機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單元，深入分析和掌握運動副的自由度特征、機構(gòu)的集合條件以及多自由度運動副與單自由度運動副間的關(guān)系，是進(jìn)行空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)錂C構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。使用符號表示運動副幾何特征，分析多自由度運動副與單子有運動副等價替代的規(guī)律，是符號運算法進(jìn)行運動支鏈設(shè)計和并聯(lián)機構(gòu)拓樸設(shè)計的根本依據(jù)，在具體的實踐中，可以應(yīng)用抽象代數(shù)中的群論方法，深入分析運動副與位移子群的對應(yīng)關(guān)系，使用齊次坐標(biāo)矩陣描述運動副自由度的數(shù)學(xué)特點，用數(shù)學(xué)語言揭示多自由度運動副與單自由度運動副間的替代規(guī)律。

s102、確定各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的過約束回路并對其消除，以及采用引入局部自由度的方法對各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的運動支鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)擴展，分別得到各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

其中，對于空間并聯(lián)機構(gòu)中的某個回路來說，過約束回路可以分為三類：無過約束回路、一般過約束回路、特殊過約束回路。一般過約束回路具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高和剛度大等優(yōu)點，但其同時需要較高的制造成本，對運動副的誤差很敏感，造成機構(gòu)裝卸困難、運動副反力增大、機械效率下降、振動和噪音增大、加速運動副磨損等，影響動力學(xué)性能和構(gòu)件壽命。因此，分析并聯(lián)機器人中的過約束性，對降低制造成本、提高動力性能和構(gòu)件的壽命具有重要的意義。

并聯(lián)機器人拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合過程中，經(jīng)常使用引入局部自由度的方法來擴展運動支鏈的結(jié)構(gòu)形式，特別的，利用平面回路機構(gòu)中的局部自由度可以設(shè)計出一些新穎結(jié)構(gòu)的少自由度并聯(lián)機器人，如2-rrs-2-sps和2-rps-2-sps機器人。

s103、對各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)、動力學(xué)和運動學(xué)特征進(jìn)行分析，得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣；

s104、根據(jù)所述工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣，分析各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)。

本發(fā)明的這一實施例通過設(shè)計和分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間并聯(lián)機構(gòu)評價和優(yōu)選方法，從而能夠衡量出各種因素可能帶來的影響，進(jìn)而使開發(fā)出更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)成為可能。

其中，s104之后還包括以下附圖中未示出的步驟：

s105、比較各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)，根據(jù)上述性能指標(biāo)的比較結(jié)果，對對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)行選擇，以選擇出符合預(yù)設(shè)條件的空間并聯(lián)機構(gòu)。

在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)并聯(lián)機構(gòu)所處的空間的限制，運動副的裝配限制，實際的裝配難度，以及裝配成本等來選擇所需要的空間并聯(lián)機構(gòu)。

本發(fā)明實施例提供的含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒?，通過設(shè)計和分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間機構(gòu)評價和優(yōu)選方法，選出符合預(yù)設(shè)條件的、結(jié)構(gòu)最為合理的機構(gòu)，從而能夠衡量出各種因素可能帶來的影響，開發(fā)出更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

對于方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明實施例并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明實施例，某些步驟可以采用其他順序或者同時進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作并不一定是本發(fā)明實施例所必須的。

圖2示意性示出了本發(fā)明一個實施例的含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治鲅b置的結(jié)構(gòu)框圖。參照圖2，含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治鲅b置具體包括獲取模塊201、優(yōu)化模塊202、分析模塊203和性能評價模塊204，其中：

所述獲取模塊201，用于根據(jù)含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型獲取所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

所述優(yōu)化模塊202，用于確定各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的過約束回路并對其消除，以及采用引入局部自由度的方法對各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的運動支鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)擴展，分別得到各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

所述分析模塊203，用于對各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)、動力學(xué)和運動學(xué)特征進(jìn)行分析，得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣；

所述性能評價模塊204，用于根據(jù)所述工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣，分析各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)。

本發(fā)明實施例通過設(shè)計和分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間并聯(lián)機構(gòu)評價和優(yōu)選方法，從而能夠衡量出各種因素可能帶來的影響，進(jìn)而使開發(fā)出更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)成為可能

其中，所述裝置還包括：

選擇模塊，用于比較各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)，根據(jù)上述性能指標(biāo)的比較結(jié)果，對對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)進(jìn)行選擇，以選擇出符合預(yù)設(shè)條件的空間并聯(lián)機構(gòu)。

本實施例中，所述獲取模塊201包括：

判定子模塊，用于判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的自由度類型；

并聯(lián)結(jié)構(gòu)分析子模塊，用于根據(jù)所述自由度類型確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系；

支鏈分析子模塊，用于根據(jù)得到的所述并聯(lián)連接關(guān)系，確定各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)；

運動副分析子模塊，用于根據(jù)所述運動支鏈之間的并聯(lián)連接關(guān)系和各個運動支鏈的支鏈結(jié)構(gòu)確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動副組合，進(jìn)而得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的至少一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明的這一實施例中，所述判定子模塊，具體用于判定所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的動平臺自由度類型。

在本發(fā)明的這一實施例中，所述運動副分析子模塊，具體用于根據(jù)所述運動副組合中各個運動副的幾何特征，以及多自由度運動副與單自由度運動副之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈的運動副組合。

本發(fā)明實施例提供的含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治鲅b置，通過設(shè)計和分析少自由度并聯(lián)機構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立系統(tǒng)的基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間機構(gòu)評價和優(yōu)選方法，選出符合預(yù)設(shè)條件的、結(jié)構(gòu)最為合理的機構(gòu)，從而能夠衡量出各種因素可能帶來的影響，開發(fā)出更加適合裝配和工業(yè)應(yīng)用的空間并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

此外，本發(fā)明實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述方法的步驟。

本實施例中，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析裝置集成的模塊/單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，也可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的計算機程序可存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，該計算機程序在被處理器執(zhí)行時，可實現(xiàn)上述各個方法實施例的步驟。其中，所述計算機程序包括計算機程序代碼，所述計算機程序代碼可以為源代碼形式、對象代碼形式、可執(zhí)行文件或某些中間形式等。所述計算機可讀介質(zhì)可以包括：能夠攜帶所述計算機程序代碼的任何實體或裝置、記錄介質(zhì)、u盤、移動硬盤、磁碟、光盤、計算機存儲器、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、電載波信號、電信信號以及軟件分發(fā)介質(zhì)等。需要說明的是，所述計算機可讀介質(zhì)包含的內(nèi)容可以根據(jù)司法管轄區(qū)內(nèi)立法和專利實踐的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，例如在某些司法管轄區(qū)，根據(jù)立法和專利實踐，計算機可讀介質(zhì)不包括電載波信號和電信信號。

圖3為本發(fā)明實施例提供的計算機設(shè)備的示意圖。本發(fā)明實施例提供的計算機設(shè)備，包括存儲器301、處理器302及存儲在存儲器301上并可在處理器302上運行的計算機程序，所述處理器302執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述空間并聯(lián)機構(gòu)拓?fù)湫阅芊治龇椒▽嵤├械牟襟E，例如圖1所示的s101、根據(jù)所述運動副組合中各個運動副的幾何特征，以及多自由度運動副與單自由度運動副之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定構(gòu)建所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的運動支鏈的運動副組合。s102、確定各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的過約束回路并對其消除，以及采用引入局部自由度的方法對各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的運動支鏈進(jìn)行結(jié)構(gòu)擴展，分別得到各個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；s103、對各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的靜力學(xué)、動力學(xué)和運動學(xué)特征進(jìn)行分析，得到所述含有閉環(huán)的少自由度空間并聯(lián)機構(gòu)的工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣；s104、根據(jù)所述工作空間、奇異位形以及輸入、輸出速度和加速度的輸出矩陣，分析各個優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對應(yīng)的空間并聯(lián)機構(gòu)的性能指標(biāo)?；蛘撸鎏幚砥?02執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析裝置實施例中各模塊/單元的功能，例如圖2所示的獲取模塊201、優(yōu)化模塊202、分析模塊203和性能評價模塊204。

示例性的，所述計算機程序可以被分割成一個或多個模塊/單元，所述一個或者多個模塊/單元被存儲在所述存儲器中，并由所述處理器執(zhí)行，以完成本發(fā)明。所述一個或多個模塊/單元可以是能夠完成特定功能的一系列計算機程序指令段，該指令段用于描述所述計算機程序在所述基因檢測管理裝置中的執(zhí)行過程。

所述計算機設(shè)備可以是桌上型計算機、筆記本、掌上電腦及云端服務(wù)器等計算設(shè)備。所述計算機設(shè)備可包括，但不僅限于，處理器、存儲器。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述示意圖3僅僅是計算機設(shè)備的示例，并不構(gòu)成對計算機設(shè)備的限定，可以包括比圖示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者不同的部件，例如所述計算機設(shè)備還可以包括輸入輸出設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、總線等。

所述處理器可以是中央處理單元(centralprocessingunit，cpu)，還可以是其他通用處理器、數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件等。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規(guī)的處理器等，所述處理器是所述計算機設(shè)備的控制中心，利用各種接口和線路連接整個計算機設(shè)備的各個部分。

所述存儲器可用于存儲所述計算機程序和/或模塊，所述處理器通過運行或執(zhí)行存儲在所述存儲器內(nèi)的計算機程序和/或模塊，以及調(diào)用存儲在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)所述計算機設(shè)備的各種功能。所述存儲器可主要包括存儲程序區(qū)和存儲數(shù)據(jù)區(qū)，其中，存儲程序區(qū)可存儲操作裝置、至少一個功能所需的應(yīng)用程序(比如聲音播放功能、圖像播放功能等)等；存儲數(shù)據(jù)區(qū)可存儲根據(jù)手機的使用所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)(比如音頻數(shù)據(jù)、電話本等)等。此外，存儲器可以包括高速隨機存取存儲器，還可以包括非易失性存儲器，例如硬盤、內(nèi)存、插接式硬盤，智能存儲卡(smartmediacard,smc)，安全數(shù)字(securedigital,sd)卡，閃存卡(flashcard)、至少一個磁盤存儲器件、閃存器件、或其他易失性固態(tài)存儲器件。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡本公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個，在上面對本發(fā)明的示例性實施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。因此，遵循具體實施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實施方式，其中每個權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨實施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對實施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們設(shè)置在與該實施例不同的一個或多個設(shè)備中?？梢园褜嵤├械哪K或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

應(yīng)該注意的是上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計算機來實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。