[发明专利]一种基于约束法线的机构自由度的计算方法

摘要

本发明公开了一种基于约束法线的机构自由度的计算方法，该方法根据构件各约束点静法线的数量及其几何关系建立判断构件过约束的几何方法，以判断构件是否受到过约束，同时通过该几何方法得出冗余法线的计算方法，如果构件不过约束则该构件不存在虚约束，如果该构件存在过约束的情况，则根据该构件各约束点的动法线的速度是否时刻匹配，进而判断构件受到约束的类别，当判断构件形成虚约束后，根据机构中总的构件数目、各运动副法线数量之和、冗余法线数量得出机构自由度计算方法，采用该方法，不需要高深的理论基础和复杂的数学计算，使得计算机构自由度的计算更为简单，直观，通用，更加易于推广。

主权项

1.一种基于约束法线的机构自由度的计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将机构中各个运动副均等效成若干个约束点，将约束点处的法线定义为约束法线，所述约束法线分为静法线、动法线、冗余法线，并将各个运动副的静法线、动法线标示出来，所述静法线为两构件之间瞬时相对速度为零的法线，所述动法线为与静法线垂直的法线，所述冗余法线为重复约束某自由度的静法线；（2）将机构中的构件分为同根构件和母体构件，所述母体构件是可与机构中的几个构件形成运动副的构件，所述几个构件即为一组同根构件；（3）根据构件各约束点静法线的数量及其几何关系建立判断构件过约束的几何方法，以判断构件是否受到过约束，同时通过该几何方法得出冗余法线的计算方法，如果构件不过约束则该构件不存在虚约束，如果该构件存在过约束的情况，则根据该构件各约束点的动法线的速度是否时刻匹配，进而判断构件受到约束的类别，所述约束的类别分为实约束、瞬时虚约束和虚约束；（4）当判断构件形成虚约束后，根据机构中总的构件数目、各运动副法线数量之和、冗余法线数量得出机构自由度计算方法。