机器人机构学-绪论

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1、l名字：褚金奎l主要学术经历：l2002.5-至今:大连理工大学 机械工程学院教授、博士生导师l2001.10-2002.4:日本国 东北大学工学部 机械智能工学科 客座教授l1998.7-2002.10：西安理工大学、机械与精密仪器学院机械学专业教授、博士生导师l1997.5-1998.6 : 西安理工大学、机械与精密仪器学院机械学专业教授l1996.10-1997.4 : 日本国 山形大学机械工学部 机械系统工学科 研究员l1996.7-1996.10 : 日本国 近畿大学 理工学部 机械工学科 高级访问学者l1989.4-1992.10： 在北京航空航天大学机器人研究所攻读博士学位l主要

2、研究方向：机构学，机器人，实体造型与运动方针，MEMSl科研成果及所受奖励科研成果及所受奖励: l2015入选大连市科技领军人才l2105 国家技术发明二等奖l2004教育部新世纪优秀人才支持项目获得者l2003入选辽宁省千百万人才工程l1995年评为机械工业部部级优秀青年科技专家，l1996年项目机构结构的拓扑特征、尺度特征及动力学模型的研究获得教育部科技进步（甲类）二等奖l1997年评为机械工业部部级学术骨干l1999年项目以序单开链为基本单元的机械系统新理论研究获得教育部科技进步（甲类）二等奖l2000年项目齿轮连杆机构结构及运动学的基本理论及新方法的研究获得山东省科技进步奖三等奖l共发

3、表论文一百伍拾篇，其中主要的论文有：l（1）用快速傅立叶变换进行再现平面四杆机构连杆曲线的综合, 机械工程学报, 1993年 第五期， 被苏联机械制造材料与机械零件文献收录 。l（2） Identification of Isomorphism Among Kinematic Chains and Inversions Using Links AdjacentChainTable ,Mechanism and Machine Theory , No.1, 1994， 被“SCI”收录 l（3） Systemics of Assur Groups with multiple joints , ,

4、Mechanism and Machine Theory， No.8 ,1998，被SCI收录 同时也被被EI收录 。l（4）Structural analysis of synthesis of Assur Groups with multiple joints ,机械工程学报英文版,No.1,1992，l（5） 齿轮连杆机构类型综合的研究，机械工程学报 ,No.3， 1996l（6）带有预定时标平面四杆刚体导引机构尺度综合的研究, 机械工程学报，No.5， 1999l（7）四杆机构轨迹特性与机构尺寸型关系研究， 中国科学E辑中文版,2004, 34卷第7期，p1-9.l（8）Study o

5、f Relationship between Coupler Curve Properties of 4-bar Linkages and Its Dimensional Types, SCIENCE IN CHINA（Series E ）, 2004, 47(4) l(9）Stephenson六杆机构可动性研究，机械工程学报，No.11, 2004l(10） 电热驱动镍微夹钳的设计及制作，机械工程学报，No.5 ,2007l(11)Rapid Nonlinear Analysis for Electrothermal Microgripper Using Reduced Order Mode

6、l Based on Krylov Subspace，International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation, Vol. 9, No. 4, 2008,P333-338，期刊影响期刊影响因子: 5.099l(12)Fourier Method to Function Synthesis of RCCC Mechanism，Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C, Journal of Mechanical Engineering

7、 Science，Vol.222，2008，DOI: 10.1243/09544062JMES1091，期刊影响因子：期刊影响因子：0.329l(13)Construction and performance test of a novel polarization sensor for navigation，Sensors & Actuators: A. Physical，DOI information: 10.1016/j.sna.2008.07.016,2008，Vol.148，P75-82,2008，期刊影响期刊影响因子：因子：1.348。l电话：84706108（o)lEma

8、il:l机械学院2号楼，微系统中心212-2褚金奎参考教材: 机器人机构拓扑结构学 杨廷力机械工业出版社，2004年3月l机构是人们在实践中发明的用于改造和适应自然的工具有了人就有了机构的创造. 最简单的机构杠杠,门,栅栏,轮子等l机构的发展史就是人类的创造发明史、文明史 农业文明中机构的贡献有:马车,水车,纺车,风车（古）播种机、收割机。 工业文明中机构的贡献:没有蒸气机为代表的一系列机器的发明就没有工业文明。l机构学的诞生起源于1875德国学者勒洛(F.Reuleau)给机构的定义l电器时代,信息时代（3.0）的到来对机构发明提出了新的课题l网络化和智能化对机器又有进一步的要求（工业4.0

9、）。l机构与机器机构与机器： 机器就是指设备、装置。机构是为研究机器的组成、运动原理、分析设计方法的抽象。其定义为:由具有确定相对运动的构件形成的一个系统，能够实现运动、力和能量的变换。l机构的主要组成机构的主要组成:构件和运动副。其中有两个构件比较特殊：机架和原动件。机构的研究就是研究构件和运动副各自特点和相互连接组成系统l机构功能的图表示机构功能的图表示: 机构系统输入（运动力、能量）输出（运动力、能量）l构件的种类构件的种类 含运动副的多少分：双副杆、三副杆、多副杆 构件的特性：齿轮、凸轮、带轮、棘轮、机架、原动件.l运动副的种类运动副的种类 运动性质：平面、空间 平面（ R、P)、空间

10、(C、S、H) 接触特性: 高副（凸轮、齿轮、摩擦副）、低副（R、P)等 连接特性：拉压介质运动副：带、链、钢丝 及其他介质如液压机构l机构的分类机构的分类 运动特性：平面、空间、低副机构、高副机构、 构件的特性：齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、组合机构等 运动副与构件的连接特性: 低级机构、高级机构, 柔性机构等机构学的主要目的就是为新机构机构学的主要目的就是为新机构(机器机器)发明创造提供理论和技术指导发明创造提供理论和技术指导机构学的主要研究内容（三个命题）：组成学机构学的主要研究内容（三个命题）：组成学、运动学、动力学1.机构组成学机构结构理论（非尺寸影响）l机构的结构分析： 机构的组成

11、条件（机构的自由度分 析） 机架的选择准则 原动件（主动件）的选择确定 机构结构与性能的关系（m、分支数、位置方程数、复杂度）l机构的结构综合（类型综合）： 类型综合：在一定的条件下（n,p,l,f) 的全部机构结构类型 分类与优选：根据一定的指标进行分类2.机构运动学（研究机构中各构件尺度的影响）l运动学分析：已知机构尺寸和输入确定运动状态 位置分析 速度分析 加速度分析 精度分析 装配构型分析 奇异构型分析 分支、顺序、尺寸型优选 l运动学综合: 已知输出要求确定机构尺寸（或输入，机器人逆解） 位置综合（轨迹、函数、刚体导引） 速度、加速度综合 误差综合 3.机构动力学的研究内容（机构中质