<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="review-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Mech. Eng</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Mechanical Engineering</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Mech. Eng</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-3079</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">774814</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fmech.2021.774814</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Mechanical Engineering</subject>
<subj-group>
<subject>Methods</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Kinematics of Articulated Planar Linkages</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Zhao and Wei</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Kinematics of Articulated Planar Linkages</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Jing-Shan</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1332674/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>Song-Tao</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1477712/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>State Key Laboratory of Tribology, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, <addr-line>Beijing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/878517/overview">Hamid M. Sedighi</ext-link>, Shahid Chamran University of Ahvaz,&#x20;Iran</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/591177/overview">S. Ali Faghidian</ext-link>, Islamic Azad University,&#x20;Iran</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1173896/overview">Akihiro Nakatani</ext-link>, Osaka University, Japan</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Jing-Shan Zhao, <email>jingshanzhao@mail.tsinghua.edu.cn</email>
</corresp>
<fn fn-type="other">
<p>This article was submitted to Solid and Structural Mechanics, a section of the journal Frontiers in Mechanical Engineering</p>
</fn>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>14</day>
<month>12</month>
<year>2021</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2021</year>
</pub-date>
<volume>7</volume>
<elocation-id>774814</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>13</day>
<month>09</month>
<year>2021</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>04</day>
<month>11</month>
<year>2021</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2021 Zhao and Wei.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Zhao and Wei</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these&#x20;terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This paper proposes a kinematics algorithm in screw coordinates for articulated linkages. As the screw consists of velocity and position variables of a joint, the solutions of the forward and inverse velocities are the functions of position coordinates and their time derivatives. The most prominent merit of this kinematic algorithm is that we only need the first order numerical differential interpolation for computing the acceleration. To calculate the displacement, we also only need the first order numerical integral of the velocity. This benefit stems from the screw the coordinates of which are velocity components. Both the forward and the inverse kinematics have the similar calculation process in this method. Through examples of planar open-chain linkage, single closed-chain linkage and multiple closed-chain linkage, the kinematics algorithm is validated. It is particularly fit for developing numerical programmers for forward and inverse kinematics in the same procedures, including the velocity, displacement and acceleration which provide the fundamental information for dynamics of the linkage.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>kinematics</kwd>
<kwd>numerical algorithm</kwd>
<kwd>planar open-chain linkage</kwd>
<kwd>closed-chain linkage</kwd>
<kwd>articulated joint</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Kinematics of a linkage aims at studying its motion without regard to forces (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Norton, 2004</xref>) for the synthesis of a mechanism (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Suh and Radcliffe, 1978</xref>) or to accomplish the desired motion (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Shigley and Uicher, 1980</xref>) and determine its rigid-body dynamic behavior (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Bottema and Roth, 1979</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Waldron and Kinematics, 2004</xref>). Kinematic geometry (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Hunt, 1978</xref>), geometric design (<xref ref-type="bibr" rid="B20">McCarthy and Soh, 2011</xref>), theoretical kinematics of robotic mechanisms (<xref ref-type="bibr" rid="B19">McCarthy, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Duffy, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Davidson and Hunt, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Dai, 2014</xref>), and the analysis, synthesis and optimization of spatial kinematic chains (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Angeles, 1982</xref>) are elaborated in previous works in the past decades. Kinematic analysis of a linkage requires the algebraic equations that might be iterated numerically. Computational kinematic analysis plays a vital role in the study of a mechanical system (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Saura et&#x20;al., 2019</xref>). It is the most straightforward procedure for kinematics and dynamics to select the absolute coordinates of the reference point as the variables (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n and Bayo, 1994</xref>). This selection has the advantage of normally leading to a facilitated expression for the constraints and Jacobian matrices of a multi-body system (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n and Bayo, 1994</xref>). The forward kinematics of a serial linkage is easier than its inverse kinematics while the forward kinematics of a parallel linkage is more complex than its inverse kinematics (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Suh and Radcliffe, 1978</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Bottema and Roth, 1979</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Duffy, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Shigley and Uicher, 1980</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Angeles, 1982</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n and Bayo, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Duffy, 1996</xref>).</p>
<p>In the past half century, parallel manipulators witnessed very quick development. Parallel manipulators have been attracted a great attention ever since the industry application of Gough&#x2019;s tire testing machine and Stewart&#x2019;s platform for its superior performance over its serial counterparts in terms of loading capacity, rigidity and accuracy (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Gough and Whitehall, 1962</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B25">Stewart, 1965</xref>). However, the forward kinematics usually contains a group of nonlinear algebraic equations that are complexly coupled and there are no general methods to solve them analytically (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Chapelle and Bidaud, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Wu et&#x20;al., 2009</xref>). It has been recognized as the general purpose of a software that standardized procedures should be proposed for reducing the kinematic analysis of mechanism to simplify the problem (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Kong et&#x20;al., 2016</xref>). Different procedures were developed to establish the restriction equations to solve their time derivatives of first and second orders (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Zhao et&#x20;al., 2016</xref>). Actually, such procedures can be accomplished through vector-loop processing for planar linkages (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Br&#xe1;t and Lederer, 1973</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Kong et&#x20;al., 2018</xref>). The forward kinematics are either established in the functions of structure parameters and input variables numerically (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Yang et&#x20;al., 2018</xref>) or presented in algebraic coordinates (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Wu et&#x20;al., 2013</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Kong et&#x20;al., 2019</xref>). The inverse kinematic problem consists of finding the joint variables to achieve a desired configuration of a mechanism (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Chapelle and Bidaud, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Wu et&#x20;al., 2013</xref>).</p>
<p>To understand the kinematic performance of a linkage, many scholars have been proposing different theories (<xref ref-type="bibr" rid="B19">McCarthy, 1990</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">Duffy, 1996</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Davidson and Hunt, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Dai, 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Zhao et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Amiri and Mazaheri, 2020</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">Faghidian and Mohammad-Sedighi, 2020</xref>), methods (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Angeles, 1982</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Kong et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Yang et&#x20;al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Kong et&#x20;al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B23">Shen et&#x20;al., 2020</xref>), algorithms (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n and Bayo, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Kong et&#x20;al., 2016</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B22">Saura et&#x20;al., 2019</xref>) and software (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Br&#xe1;t and Lederer, 1973</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n and Bayo, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Wu et&#x20;al., 2009</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B28">Wu et&#x20;al., 2017</xref>). This paper focuses on an algorithm in the screw coordinates to solve the velocity of articulated planar linkage and investigates the displacement and acceleration. A screw is a line vector accompanied by a secondary vector attached with a pitch. As the geometrical element, a screw with six components plays a vital role in kinematics and mechanics of a mechanism (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Barus, 1900</xref>). The paper develops an algorithm to analyze the displacement, velocity and acceleration of articulated planar mechanisms in twist coordinates of each joint. This is the first try to use screw coordinates to completely study the displacement, velocity and acceleration of linkages in a general systematic way. Because the kinematics analysis starts from the velocity, the solutions of forward and inverse kinematics of a mechanism have the same form in expression which facilitates the programming and calculation. The discussion is not restricted to the kinematics of revolute jointed planar linkages, and the similar principles also apply to spatial mechanisms.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Instantaneous Twist of the End Effector of a Series Mechanism</title>
<sec id="s2-1">
<title>Definition of Twist</title>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T1">Table&#x20;1</xref> is the definition of parameters in this&#x20;paper.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Definition of parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Parameters</th>
<th align="center">Definition</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The relative angular velocity of joint <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The velocity of any point <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> attached to the rigid link <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The vector direction of joint <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">$</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The screw of joint <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">$</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The unit screw of joint <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">$</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The screw of end effector</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The screw matrix of end effector</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">The vector of relative angular velocity</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1A</xref> shows an articulated link <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that is rotating around a fixed revolute joint <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> with angular velocity of <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> around the <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m18">
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> -axis. The velocity of any point <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m19">
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> attached to the rigid link <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be expressed by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As a result, the velocity of point <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m22">
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> on the extended rigid body of link <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that is overlapped with the origin of the coordinate frame is <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1B</xref>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Twist of a revolute jointed&#x20;link.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g001.tif"/>
</fig>
<p>Also, there is <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure&#x20;1C</xref>. The dual 3-dimensional vectors <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can fully determine the rotation of link <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. So, a dual vector can be defined as<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a screw that expresses the twist of link <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">AB</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that is rotating around joint <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m33">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> with a marking point superimposing with the origin <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m34">
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> of the coordinate system. Supposing that <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the angular speed of the rotation about joint <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m38">
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. Let<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Au</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is called unit screw because the norm of <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2016;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>&#x20;(35].</p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>, the first three components indicate the unit direction of a rotation and the last three components present implicitly the position of the axis of rotation with respect to the origin of the coordinate system (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Zhao et&#x20;al., 2014</xref>). Therefore, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> can be denoted by<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Au</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>Twist Matrix of a Series Pivoted Kinematic Chain</title>
<p>When a second link <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is jointed with <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m46">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>(see <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2A</xref>), the relative twist of <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be analyzed by fixing <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the ground which is indicated by <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2B</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Twist of link <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>with respect to the fixed coordinate&#x20;frame.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g002.tif"/>
</fig>
<p>With the similar procedure mentioned above, we get<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Bu</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the relative speed of link <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>with respect to <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rotating around the revolute joint <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m55">
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, and<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Bu</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>According to the principle of linear superposition, the absolute angular velocity of link <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Zhao et&#x20;al., 2014</xref>)<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>and the absolute velocity of link <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the marking point that is superimposed with the origin at the moment is<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Bc</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates the velocity of a point on link <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that is at this instant superimposed with the origin illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure&#x20;2C</xref>.</p>
<p>As a result, the twist of link <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to the coordinate system is<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Equation (9) can be rewritten as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Au</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Bu</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>which can be expressed in matrix multiplication form:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">BC</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3d;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Similarly, the twist of the end effector, denoted by<inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, of a kinematic chain in series illustrated by <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure&#x20;3</xref> can be expressed as.<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>A series kinematic&#x20;chain.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g003.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Eq. 13</xref> is called the unit twist matrix of a serial linkage while <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref> presents a vector including all relative angular speeds of each joint relative to its previous neighbor in the kinematic chain. Screw matrix 13) is made up of the geometry parameters of the mechanism. It can be programmed in the computer software. This procedure offers an explicit inference of kinematic attributes for velocities in the mechanisms that have the same topology.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Kinematics of a Revolute Jointed Mechanism With Serial Open Chain</title>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref>, we know that the twist of the end effector with a marking point of the origin of the coordinate frame can be directly obtained when <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are all prescribed. Denote the twist by<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We know that <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the absolute angular velocity of the end effector and <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the velocity of the point attached with the end effector that is superimposed with the origin of the coordinate system at this moment. The velocity of the geometry center of the end effector is therefore denoted by<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the position vector of the geometry center of the end effector in the absolute ground coordinate system. As a result, we get the twist of the end effector at its central coordinate frame whose axes are parallel with the corresponding absolute ones at this instant:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the absolute angular velocity of the end effector and <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the absolute linear velocity of the center of the end effector. <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Eq. 17</xref> is the forward kinematics of a serial linkage in screw form which provides all necessary parameters for developing the dynamics of the linkage.</p>
<p>After knowing the twist of the end effector with a marking point of the origin <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m82">
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> of the coordinate frame, we can left multiply <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at both sides of <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the transpose of matrix&#x20;<inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m86">
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>When <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x7c;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the serial linkage is either redundantly actuated or in its singularity configuration. Otherwise, we get:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is called the pseudo inverse of the unit twist matrix <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m90">
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Eq. 19</xref> represents the inverse kinematics for the serial mechanism.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figure&#x20;4</xref> shows a planar linkage in series. In the absolute coordinate system, we gain the twist of the end effector:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>and<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>A planar open chain linkage of 3 degrees of freedom.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g004.tif"/>
</fig>
<p>Supposing the length of the links are <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the coordinates of each revolute joint can be expressed by <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. So the unit twist matrix 18) is<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In accordance to <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref>, we know that the twist of the end effector with the marking point on its center is<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>By programming with the numerical algorithms, we obtain the forward kinematics of the linkage. With the initial conditions of <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we get the first set of parameters, <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from equation (22). And then we gain the first twist of the end effector from equation (20) and <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from equation (23) and <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from equation&#x20;(24)</p>
<p>Then we get the successive parameters of <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation 23</xref> and <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref> by updating the data:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a finite small time increment. The absolute angular displacement of the end effector is<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The angular accelerations of each joint can be numerically calculated by<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the <italic>j</italic>th&#x20;joint.</p>
<p>In forward kinematic, we let the angular velocity of screw joint <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>,</sub> the angular velocity of screw joint <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>,</sub> the angular velocity of screw joint <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> be <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<sub>.</sub>with the structure parameters and initial conditions in <xref ref-type="table" rid="T2">Table&#x20;2</xref>, we programmed the above process in MATLAB and drew the forward displacement, velocity and acceleration for each joint (see <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure&#x20;5</xref>) by numerical methods based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equations 25</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Structure parameters and initial conditions.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left"/>
<th align="left">
<inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">200</td>
<td align="char" char=".">210</td>
<td align="char" char=".">300</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Forward kinematics of a planar 4-bar mechanism. <bold>(A)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>1</sub>; <bold>(B)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>2</sub>; <bold>(C)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>3</sub>; <bold>(D)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of end effector; <bold>(E)</bold> Linear velocity and acceleration of the center of end effector.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4">
<title>Kinematics of Pivoted Linkages of Closed Chain</title>
<sec id="s4-1">
<title>Kinematics of the 4-bar Linkage</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6</xref> 1) shows a planar 4-bar linkage in series and 2) a 4-bar mechanism with closed loop. The twist of the end effector of the 4-bar linkage in series can be gained from <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref>:<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Planar 4-bar linkages. <bold>(A)</bold> A 4-bar linkage in series; <bold>(B)</bold> A 4-bar linkage with closed&#x20;loop.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g006.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Eq. 12</xref> indicates that the kinematic chain forms a closed loop when the end effector is fixed with the frame (see <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6B</xref>). And therefore, there must be<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Eq. 28</xref> is called the loop equation of the mechanism which can be used to solve all angular velocities by taking other known conditions into account. In the coordinate frame shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6</xref>, <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we get that<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>3,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>5,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Rearranging equation (29) presents<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, we gain the forward kinematics of the closed-chain 4-bar linkage (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure&#x20;6B</xref>):<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>where <disp-formula id="inf133">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="inf134">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mtext> and </mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>When the output of <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is known, we can also get that<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Consequently, the inverse kinematics of the 4&#xa0;bar mechanism is now rewritten as<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>In this regard, the forward velocity and inverse velocity have the same form in mathematical expressions which is one of the advantages of this algorithm. Then, we get the successive parameters of <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> or <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from <xref ref-type="disp-formula" rid="e31">Equation 31</xref> by updating the data of <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m176">
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m177">
<mml:mi mathvariant="bold">B</mml:mi>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the interactions below:<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the <italic>i</italic>th iteration and <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x394;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a finite small time increment.</p>
<p>Compared with the Denavit-Hartenberg notation for a closed loop (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Craig, 1986</xref>), the kinematics algorithm in screw form here only requires to implement one numerical integration 32) for displacement and one numerical differential 27) for acceleration in the absolute coordinate frame. This provides a more convergent algorithm to develop computational kinematics of a linkage. We let the angular velocity of joint <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 2&#xa0;rad/s and with the structure parameters and initial conditions in <xref ref-type="table" rid="T3">Table&#x20;3</xref>, we programmed the method in MATLAB and obtained the forward displacement, velocity and acceleration for each joint (see <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure&#x20;7</xref>) by numerical methods based on <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref> for validating the method.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Structure parameters and initial conditions.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2</td>
<td align="char" char=".">100</td>
<td align="char" char=".">150</td>
<td align="char" char=".">200</td>
<td align="char" char=".">210</td>
<td align="char" char=".">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Forward kinematics of a planar 4-bar linkage. <bold>(A)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>1</sub>; <bold>(B)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>2</sub>; <bold>(C)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>3</sub>; <bold>(D)</bold> Angular displacement, velocity and acceleration of joint A<sub>4</sub>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>Kinematics of an Articulated Linkage of 1 degree of Freedom With Multiple Closed Chains</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> illustrates a planar multi-closed-chain 6-bar linkage 1) in which there are two independent closed chains (b). For the first closed chain of a 4-bar linkage (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> (c)), the loop equation can be found from <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equation 27</xref>:<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the input. Rearranging this loop equation yields:<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>A planar 6-bar linkage. <bold>(A)</bold> Structure of a planar 6-bar linkage; <bold>(B)</bold> Two independent closed-chain 6-bar linkages; <bold>(C)</bold> A 4-bar linkage of closed chain; <bold>(D)</bold> Closed chain of a coupled 5-bar linkage.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g008.tif"/>
</fig>
<p>Similarly, we get the loop equation of the second coupled 5-bar closed chain linkage (<xref ref-type="fig" rid="F8">Figure&#x20;8</xref> (d)) from <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 28</xref>:<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Rearranging this loop equation presents:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>So the forward kinematics of the multiple closed chain linkage can be obtained by associating these double-loop <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equations 33</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>:<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>We let the angular velocity of joint <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 2&#xa0;rad/s and with the structure parameters and initial conditions in <xref ref-type="table" rid="T4">Table&#x20;4</xref>, we programmed the method in MATLAB and gained the&#x20;forward displacement, velocity and acceleration for each joint (see <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure&#x20;9</xref>) by numerical methods with <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">Equation&#x20;35</xref>.</p>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Structure parameters and initial conditions.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">2</td>
<td align="char" char=".">100</td>
<td align="char" char=".">150</td>
<td align="char" char=".">200</td>
<td align="char" char=".">210</td>
<td align="char" char=".">300</td>
<td align="char" char=".">400</td>
<td align="char" char=".">0</td>
<td align="char" char=".">150</td>
<td align="char" char=".">&#x2212;100</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Forward kinematics of a multiple closed chain linkage. <bold>(A)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>1</sub>; <bold>(B)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>2</sub>; <bold>(C)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>3</sub>; <bold>(D)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>4</sub>; <bold>(E)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint B<sub>1</sub>; <bold>(F)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint B<sub>2</sub>; <bold>(G)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint B<sub>3</sub>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g009.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>Kinematics of a Planar Mechanism of More Degrees of Freedom With Single Closed Chain</title>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure&#x20;10</xref> illustrates 1) a planar 5-bar linkage in series and 2)&#x20;a&#x20;5-bar linkage of closed loop. The twist of the end effector&#x20;of&#x20;the 5-bar linkage in series can be gained by <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref>:<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Planar 5-bar linkages. <bold>(A)</bold> A 5-bar linkage in series; <bold>(B)</bold> A 5-bar linkage of closed chain.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g010.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref>, we know that the kinematic chain forms a closed loop when the end effector is fixed with the frame (<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure&#x20;10B</xref>). Therefore, there must be <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x2009;</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>0</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the coordinate frame shown in&#x20;<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure&#x20;10</xref>, <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we get that<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x0024;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then there is<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>{</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, we get the forward kinematics of the closed-chain 5-bar linkage (<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure&#x20;10B</xref>):<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>and <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Eq. 37</xref> represents the forward velocity of the planar 5-bar mechanism of 2 degrees of freedom. In accordance to the numerical <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq. 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>, we obtain the forward displacement and acceleration of the mechanism with a single closed chain. We let the angular velocity of joint <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 3&#xa0;rad/s, the angular velocity of joint <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 4&#xa0;rad/s, and with the structure parameters in <xref ref-type="table" rid="T5">Table&#x20;5</xref>, the displacement, velocity and acceleration curves for each joint are illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure&#x20;11</xref> by numerical formulas of <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Eq. 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref> in accordance to <xref ref-type="disp-formula" rid="e37">Equation&#x20;37</xref>.</p>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>Initial conditions and structure parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xaf;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>rad/s</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">l</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">A</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="left">
<inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mtext>mm</mml:mtext>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">
<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="char" char=".">3</td>
<td align="char" char=".">4</td>
<td align="char" char=".">100</td>
<td align="char" char=".">300</td>
<td align="char" char=".">300</td>
<td align="char" char=".">100</td>
<td align="char" char=".">200</td>
<td align="char" char=".">400</td>
<td align="char" char=".">0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Forward kinematics of a 5-bar linkage. <bold>(A)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>1</sub>; <bold>(B)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>2</sub>; <bold>(C)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>3</sub>; <bold>(D)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>4</sub>; <bold>(E)</bold> Angular displacement, velocity, and acceleration of joint A<sub>5</sub>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-07-774814-g011.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>Conclusion</title>
<p>This paper proposed a method to investigate the displacement, velocity and acceleration of a mechanism in screw coordinates in a general systematic way. As the twist of an articulated rigid body includes the angular velocity and linear velocity, the corresponding displacements of all joints are obtained through one-order integration of the velocity solutions and the accelerations are represented by the first order numerical differential interpolation. Compared to the traditional methods in which the displacement parameters are the only variables that will surely lead to the second order differential interpolations for the accelerations, the advantages of this method is that both the forward and inverse kinematics of a mechanism can be expressed in a same way and only one-order differential interpolation is needed to get the acceleration and one-order integral is required to calculate the displacement. This method is validated by planar mechanisms in series, single closed loop and multiple closed loops. This method is particularly suitable for programming the computational software for forward and inverse kinematics of a mechanism, covering the velocity, displacement and acceleration. Although this paper discusses the kinematics of revolute jointed planar mechanisms, the same principles may apply to any spatial linkages.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec id="s6">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/<xref ref-type="sec" rid="s11">Supplementary Material</xref>, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>methodology, J-SZ; software, S-TW; validation, J-SZ, S-TW; formal analysis, J-SZ; investigation, J-SZ, S-TW; resources, J-SZ; data curation, S-TW; writing&#x2014;original draft preparation, J-SZ; writing&#x2014;review and editing, J-SZ, S-TW; visualization, J-SZ, S-TW; supervision, J-SZ; project administration, J-SZ; funding acquisition, J-SZ All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec id="s8">
<title>Funding</title>
<p>This research was supported by the Natural Science Foundation of China under Grant 51575291.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s10">
<title>Publisher&#x2019;s Note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s11">
<title>Supplementary Material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2021.774814/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmech.2021.774814/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="Video3.MP4" id="SM1" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video2.MP4" id="SM2" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
<supplementary-material xlink:href="Video1.MP4" id="SM3" mimetype="application/MP4" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Amiri</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mazaheri</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Study on the Behavior of a Temperature-Sensitive Hydrogel Micro-channel via FSI and Non-FSI Approaches</article-title>. <source>Acta Mech.</source> <volume>231</volume>, <fpage>2799</fpage>&#x2013;<lpage>2813</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00707-020-02673-z</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Angeles</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1982</year>). <source>Spatial Kinematic Chains: Analysis, Synthesis, and Optimization</source>. <publisher-loc>Berlin</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>, <fpage>55</fpage>&#x2013;<lpage>76</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Barus</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1900</year>). <source>A Treatise on the Theory of Screws</source>. <publisher-loc>Cambridge</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>, <fpage>1001</fpage>&#x2013;<lpage>1003</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.12.313.1001</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bottema</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Roth</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1979</year>). <source>Theoretical Kinematics</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>North-Holland</publisher-name>, <fpage>35</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Br&#xe1;t</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lederer</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1973</year>). <article-title>KIDYAN: Computer-Aided Kinematic and Dynamic Analysis of Planar Mechanisms</article-title>. <source>Mechanism Machine Theor.</source> <volume>8</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>457</fpage>&#x2013;<lpage>467</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0094-114X(73)90020-7</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chapelle</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bidaud</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Closed Form Solutions for Inverse Kinematics Approximation of General 6R Manipulators</article-title>. <source>Mechanism Machine Theor.</source> <volume>39</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>323</fpage>&#x2013;<lpage>338</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechmachtheory.2003.09.003</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Craig</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1986</year>). <source>Introduction to Robotics, Mechanics and Control</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>Addison-Wesley</publisher-name>, <fpage>33</fpage>&#x2013;<lpage>137</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dai</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <source>Screw Algebra and Lie Groups and Lie Algebras</source>. <edition>2nd Edition</edition>. <publisher-loc>Beijing</publisher-loc>: <publisher-name>Higher Education Press</publisher-name>, <fpage>123</fpage>&#x2013;<lpage>140</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Davidson</surname>
<given-names>J.&#x20;K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hunt</surname>
<given-names>K. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <source>Robots and Screw Theory: Applications of Kinematics and Statics to Robotics</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>, <fpage>56</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duffy</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1980</year>). <source>Analysis of Mechanisms and Robot Manipulators</source>. <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>Edward Arnold</publisher-name>, <fpage>123</fpage>&#x2013;<lpage>135</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Duffy</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1996</year>). <source>Statics and Kinematics with Applications to Robotics</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name>, <fpage>46</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Faghidian</surname>
<given-names>S. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohammad-Sedighi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Dynamics of Nonlocal Thick Nano-Bars</article-title>. <source>Eng. Comput.</source> <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00366-020-01216-3</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Garc&#xed;a de Jal&#xf3;n</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bayo</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <source>Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems: The Real-Time Challenge</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>, <fpage>220</fpage>&#x2013;<lpage>254</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gough</surname>
<given-names>V. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Whitehall</surname>
<given-names>S. G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1962</year>). <source>&#x201c;Universal Tyre Test Machine,&#x201d; Proceedings of the International Technical Congress FISITA</source>. <publisher-loc>UK</publisher-loc>: <publisher-name>Institution of Mechanical Engineers</publisher-name>, <fpage>117</fpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hunt</surname>
<given-names>K. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <source>Kinematic Geometry of Mechanisms</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name>, <fpage>66</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kong</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hao</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Kinetostatic Modeling and Optimization of a Novel Horizontal-Displacement Compliant Mechanism</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. Robotics</source> <volume>11</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>1</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4044334</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kong</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>A Double-Faced 6R Single-Loop Overconstrained Spatial Mechanism</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. robotics</source> <volume>10</volume> (<issue>3</issue>). <fpage>031013</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4039224</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kong</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Reconfiguration Analysis of a Two Degrees-Of-Freedom 3-4R Parallel Manipulator with Planar Base and Platform1</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. Robotics</source> <volume>8</volume> (<issue>17</issue>). <fpage>011019</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4031027</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>McCarthy</surname>
<given-names>J.&#x20;M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1990</year>). <source>An Introduction to Theoretical Kinematics</source>. <publisher-loc>London, Mar</publisher-loc>: <publisher-name>The MIT Press</publisher-name>, <fpage>33</fpage>&#x2013;<lpage>45</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>McCarthy</surname>
<given-names>J.&#x20;M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Soh</surname>
<given-names>G. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2011</year>). <source>Geometric Design of Linkages</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>Springer</publisher-name>, <fpage>13</fpage>&#x2013;<lpage>46</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Norton</surname>
<given-names>R. L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <source>Design of Machinery&#x2014;An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines</source>. <edition>3rd ed.</edition> <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>McGraw-Hill Companies, Inc.</publisher-name>, <fpage>30</fpage>&#x2013;<lpage>81</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Saura</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Segado</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dopico</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Computational Kinematics of Multibody Systems: Two Formulations for a Modular Approach Based on Natural Coordinates</article-title>. <source>Mechanism Machine Theor.</source> <volume>142</volume> (<issue>12</issue>). <fpage>103602</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechmachtheory.2019.103602</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chablat</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>T.-L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A Translational Three-Degrees-Of-Freedom Parallel Mechanism with Partial Motion Decoupling and Analytic Direct Kinematics</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. Robotics</source> <volume>12</volume> (<issue>2</issue>). <fpage>021112</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4045972</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shigley</surname>
<given-names>J.&#x20;E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Uicher</surname>
<given-names>J.&#x20;J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1980</year>). <source>Theory of Machines and Mechanisms</source>. <publisher-loc>New York, Jan</publisher-loc>: <publisher-name>McGraw-Hill Companies, Inc.</publisher-name> </citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Stewart</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1965</year>). <article-title>A Platform with Six Degrees of freedom</article-title>. <source>Proc. Inst. Mech. Eng.</source> <volume>180</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>371</fpage>&#x2013;<lpage>386</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1243/pime_proc_1965_180_029_02</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Suh</surname>
<given-names>C. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Radcliffe</surname>
<given-names>C. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1978</year>). <source>Kinematics and Mechanisms Design</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Wiley</publisher-name> </citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Waldron</surname>
<given-names>K. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kinematics</surname>
<given-names>G. L. Kinzel.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <source>Dynamics, and Design of Machinery</source>. <publisher-loc>Hamilton PrintingNew York</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x26; Sons</publisher-name>, <fpage>5</fpage>&#x2013;<lpage>16</lpage>. </citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gao</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Workspace and Dynamic Performance Evaluation of the Parallel Manipulators in a spray-painting Equipment</article-title>. <source>Robotics and Computer-Integrated Manufacturing</source> <volume>44</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>199</fpage>&#x2013;<lpage>207</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rcim.2016.09.002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Performance Analysis and Comparison of Planar 3-DOF Parallel Manipulators with One and Two Additional Branches</article-title>. <source>J.&#x20;Intell. Robot Syst.</source> <volume>72</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>73</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10846-013-9824-8</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Dynamics and Control of a Planar 3-DOF Parallel Manipulator with Actuation Redundancy</article-title>. <source>Mechanism and Machine TheoryApr</source> <volume>44</volume> (<issue>4</issue>), <fpage>835</fpage>&#x2013;<lpage>849</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechmachtheory.2008.04.002</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>T.-L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jeffery Ge</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Composition Principle Based on Single-Open-Chain Unit for General Spatial Mechanisms and its Application-In Conjunction with a Review of Development of Mechanism Composition Principles</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. Robotics</source> <volume>10</volume> (<issue>5</issue>). <fpage>051005</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4040488</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>D.-J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J.-S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>Z.-F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Planar Deployable Linkage and its Application in Overconstrained Lift Mechanism</article-title>. <source>J.&#x20;Mech. Robotics</source> <volume>8</volume> (<issue>29</issue>). <fpage>021022</fpage> <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4032096</pub-id> </citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <source>Advanced Theory of Constraint and Motion Analysis for Robot Mechanisms</source>. <publisher-name>Elsevier</publisher-name>, <fpage>113</fpage>&#x2013;<lpage>157</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/B978-0-12-420162-0.00014-X10.1016/b978-0-12-420162-0.00004-7</pub-id>
<article-title>Free Motion of the End Effector of a Robot Mechanism</article-title> </citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>