[发明专利]一种二自由度七杆操作器的奇异构型识别方法

权利要求书

1.一种二自由度七杆操作器的奇异构型识别方法，其特征在于：从七杆结构中选取五杆所组成的等效五杆具有原操作器的运动特性，当等效五杆处于奇异点位置即等效五杆中的三个被动关节共线时，其所等效的七杆结构也必然处于奇异构型；具体包括以下步骤：

步骤1：找出二自由度七杆操作器的所有瞬心，通过Aronhold-Kennedy准则找出二自由度七杆操作器的21个瞬心；

步骤2：等效五杆的组成

等效五杆由原操作器中选取的五杆两两形成的瞬心形成的虚拟五环链，因此等效五杆包含两个输入关节，由机架和两个输入杆铰接形成，其余两杆要从原复杂操作器杆件中选取，这五杆能按一定顺序排列为机架，输入杆，连架杆和输出杆，其中连架杆和输出杆为原二自由度七杆中的任意两杆；

等效五杆包含两个输入关节和三个被动关节，这些关节保证了复杂连杆的第一顺序运动特性，因此如果二自由度七杆操作器对应的等效五杆机构处于奇异点位置时，该二自由度七杆操作器也应该处于奇异点位置，所以提出分析二自由度七杆操作器的奇异性准则如下：

对二自由度七杆操作器而言，其死点出现的条件是该操作器的等效五杆中的三个被动关节即非输入关节处在同一直线上，二自由度七杆操作器的任一等效五杆处在奇异点位置，则该二自由度七杆操作器一定也处于奇异点位置。

2.如权利要求1所述的奇异构型识别方法，其特征在于：所述二自由度七杆操作器的瞬心寻找方法如下：

二自由度七杆操作器的七个杆，分别为杆（1）、杆（2）、杆（3）、杆（4）、杆（5）、杆（6）、杆（7），二自由度七杆操作器含有21个瞬心，21个瞬心能分为三类：第一类瞬心即基础瞬心，基础瞬心为操作器连杆的铰接点，分别为I₁₂、I₂₃、I₃₄、I₁₄、I₃₅、I₅₆、I₆₇和I₁₇；第二类瞬心是依据杆件间三心定理形成交点瞬心，I₁₃和I₂₄；第三类瞬心是杆件间形成无法确定准确位置的直线瞬心，第三类瞬心按照如下步骤寻找：

步骤1.1、依据杆件间三心定理原则找出第二类交点瞬心I₁₃和I₂₄；

步骤1.2、通过瞬心I₁₃作与瞬心I₁₆所在直线I₁₇I₆₇的平行线，该平行线交瞬心I₃₆所在直线I₃₅I₅₆于一点，此交点即为直线瞬心I₃₆的确切位置；

步骤1.3、通过瞬心I₁₂作与瞬心I₁₆所在直线I₁₇I₆₇的平行线，该平行线交瞬心I₂₆所在的直线I₂₃I₃₆于一点，该交点即为瞬心I₂₆；

步骤1.4、通过瞬心I₁₄作与瞬心I₁₆所在直线I₁₇I₆₇的平行线，该平行线交瞬心I₄₆所在的直线I₃₄I₃₆于一点，该交点即为瞬心I₄₆；

步骤1.5、通过已得到的直线瞬心I₃₆，I₂₆、I₄₆与第一类瞬心和第二类瞬心一起，依据三心定理找出剩余直线瞬心I₁₅、I₁₆、I₂₅、I₂₇、I₃₇、I₄₅、I₄₇和I₅₇。

3.如权利要求2所述的奇异构型识别方法，其特征在于：在步骤2中，组成等效五杆的具体步骤如下：

步骤2.1、选择机架和两个输入杆，其所组成的关节即为输入关节；

步骤2.2、在该操作器中任选两杆作为等效五杆的其余两杆；

步骤2.3、按照合适的顺序组合五杆，顺序是机架，输入杆，连架杆和输出杆，然后并找出其组成的对应瞬心，即组成等效五杆。