检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工业大学学报 2025年第4期57卷 105-115页

作者：杨广刘振旭肖洪白玥郭宏伟刘荣强哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 机器人技术与系统全国重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为探索飞行器变形机翼不同变后掠方式下结构特性与气动特性的差异以及差异产生的物理机理,提出了两种基于平行四边形单元剪切变形拓扑的剪切式变后掠翼方案,并与传统旋转式变后掠翼进行对比研究。首先,通过机翼面积、展弦比、根梢比以... 详细信息

为探索飞行器变形机翼不同变后掠方式下结构特性与气动特性的差异以及差异产生的物理机理,提出了两种基于平行四边形单元剪切变形拓扑的剪切式变后掠翼方案,并与传统旋转式变后掠翼进行对比研究。首先,通过机翼面积、展弦比、根梢比以及翼型相对厚度4个主要参数探讨了3种变形方式的结构特性。然后,开展了相应的宽速域绕流流场数值模拟,对比并分析了3种变形形式的气动特性与机理。最后,针对综合气动性能最优的对角剪切式变后掠翼,以超音速巡航状态下机翼面积、展弦比以及翼根弦长为优化目标函数对机翼四边形单元的长宽比进行参数优化,并研制可变形样机进行了风洞试验。结果表明:在宽速域范围内,对角剪切式变后掠翼能获得较优的升阻比,差异主要来源于对角剪切式变后掠翼尖截面处翼型完整且机翼相对厚度较小;当机翼四边形单元长宽比为1.75时,机翼的综合气动性能最佳。

关键词：平行四边形变后掠机翼参数气动特性风洞试验

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基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手

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机器人 2025年第1期47卷 22-31页

作者：项升张炜韦中杨扬孙聪刘振南京信息工程大学江苏南京210044 东北大学辽宁沈阳110819 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室黑龙江哈尔滨150080

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹... 详细信息

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹持表面的手指骨架为刚性连杆组成的可调双稳态机构,其通过弹性圈进行储能。抓手还具有一根由离合器控制的主动绳索,可对弹性带进行能量调节。通过协调控制双稳态机构和主动绳索可调节抓手的能量,抓手具有触发跳变关闭、可控抓取和物体弹射等不同工作模态。建立了抓手触发力的解析模型,并通过动力学仿真和实验对设计参数进行分析,优化选取了弹性元件的刚度和自由长度。在不同工作模态下进行了样机实验,实验结果表明从初始状态切换到触发状态时触发力的调节范围为0.1~1.1 N,对直径30 mm、质量10 g的圆柱体的水平弹射距离可达3.35 m。

关键词：双稳态机构多模态抓手刚柔混合机构弹射

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基于有限状态机的六足机器人人机协同指令优选方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 327-335页

作者：尤波董正李佳钰陈潇磊陈晨丁亮哈尔滨理工大学黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室哈尔滨150080 布里斯托大学布里斯托机器人实验室布里斯托BS81TH 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建... 详细信息

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建立评价函数实现在进入地形前获得最优的操控指令组合;在线阶段,依据上述3个约束条件量化有限状态机网络中的状态转移概率,并人为设置约束条件阈值作为触发条件,向最优的人机决策指令状态进行转换.最后利用半物理仿真系统进行实验,结果表明所提出的决策方法在稳定裕度上相对于其他操控方法提高约15%~25%;能量消耗上降低了约10%~50%;碰撞接触时间降低了约10%~50%.

关键词：六足机器人有限状态机协同决策指令优选约束条件评价函数

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固面可展开天线机构设计及运动学分析

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机械工程学报 2025年第3期61卷 237-250页

作者：范小东史创王治易刘天明郭宏伟刘荣强中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201109 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001 上海市空间飞行器机构技术重点实验室上海201109 上海宇航系统工程研究所上海201109

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开... 详细信息

固面天线具有可靠性高、精度高、热稳定性好的特点。针对目前固面可展开天线展开机构中因转动副的数量过多以及存在球铰、万向节等高副而影响天线结构的形面精度、联动驱动以及锁定刚化的问题,对比了固面天线绕正交双轴旋转分两步展开与绕单轴旋转一次展开的两种展开方式,提出一种适用于固面可展开天线的绕单轴旋转一次展开的展开机构,构建了计算旋转轴位置的参数化模型,建立了展开机构的运动学模型,采用数值仿真软件对所建立的模型进行了仿真,分析了旋转轴位置对天线收纳率、相邻面板间隙的影响,建立了天线结构的有限元模型,并对天线结构进行了优化设计。结果表明,绕单轴旋转的设计减少了转动副的数量、未采用球铰和万向节等高副,既提高了机构的展开可靠性,又方便了机构的联动、驱动以及锁定和刚化,同时优化后的结构具有更好的力学性能,期望为固面可展开天线的相关理论研究及工程应用提供参考。

关键词：可展开天线折展机构固面天线构型综合运动学分析机构设计

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金属管螺旋缠绕在轨成形力学特性分析与优化

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哈尔滨工业大学学报 2025年第4期57卷 151-161页

作者：王岩陈禹名张书洋杨慧张从发刘金童刘荣强河北省并联机器人与机电系统实验室(燕山大学) 河北秦皇岛066004 中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部北京100094 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为满足地外探测大尺寸结构在轨构建及空间站桁架的实际需求,提出一种带材直接在轨成形方法,研制出一款小型化、轻量化、低功耗的金属管件制造设备。采用冷弯成形技术中的缠绕锁合成形,基于基尔霍夫假设和等效应变能原理建立弯曲缠绕的... 详细信息

为满足地外探测大尺寸结构在轨构建及空间站桁架的实际需求,提出一种带材直接在轨成形方法,研制出一款小型化、轻量化、低功耗的金属管件制造设备。采用冷弯成形技术中的缠绕锁合成形,基于基尔霍夫假设和等效应变能原理建立弯曲缠绕的非线性力学模型,分析带材几何参数对缠绕力矩的影响。通过ABAQUS/显式求解器分析缠绕力矩并验证理论模型的有效性。为进一步定量描述和优化缠绕锁合性能,定义稳定缠绕力矩、锁合正压力和锁合边最大应力3个性能指标,该指标越小,缠绕锁合性能越好。此外,采用响应面法建立弯曲缠绕卷管指标参数的多项式代理模型,通过改进的非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对金属管弯曲成形进行多目标优化设计。优化结果表明,缠绕力矩减少了26.23%,锁合边正压力减小了4.71%,锁合边最大应力减小了2.14%,同时驱动力矩曲线波动得到改善。制备了辊座直径为70 mm、辊组间距为100 mm,辊缝具有校正调节功能的锁槽折弯箱和芯轴直径为50 mm的缠绕锁合样机并进行实验,揭示不同工艺参数对轧制成形的影响以及螺旋成形时成形角与管件直径的规律。该研究为金属管在轨成形的应用提供了重要的理论和实验基础。

关键词：在轨制造缠绕锁合缠绕力矩响应面法非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)

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索-梁-膜张拉式天线展开机构非线性动力学特性及参数优化分析

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机械工程学报 2025年第1期61卷 92-100页

作者：刘瑞伟张碧峰范雅婷温兆麟肖体兵郭宏伟广州航海学院船舶与海洋工程学院广州510700 广东工业大学机电工程学院广州510066 哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室哈尔滨150001

索-梁-膜组合的张拉式复合结构,具有收纳比高、质量轻、刚柔耦合等特点,是空间可展天线发展方向之一。为研究索-梁-膜天线复杂柔性结构的非线性动力学特性,考虑预应力因素的影响,对一种新型的索-梁-膜张拉式天线进行非线性动力学特性分... 详细信息

索-梁-膜组合的张拉式复合结构,具有收纳比高、质量轻、刚柔耦合等特点,是空间可展天线发展方向之一。为研究索-梁-膜天线复杂柔性结构的非线性动力学特性,考虑预应力因素的影响,对一种新型的索-梁-膜张拉式天线进行非线性动力学特性分析和结构参数优化。基于非线性动力学理论,采用温度-结构预应力导入方法,建立了预应力作用下的天线展开机构非线性动力学模型。在此基础上,分析不同的预应力、材料参数和结构几何参数对天线展开机构动力学特性的影响规律。结果表明,天线固有频率随着预应力、拉索直径、梁截面面积的增大而增大,随着薄膜厚度的增大而减小,并给出了材料参数的优选值。根据敏感度分析结果,基于多目标遗传算法(MOGA),进行了天线结构参数优化分析。该结果为该构型天线样机研制提供理论和工程应用基础。

关键词：索-梁-膜结构张拉式天线非线性动力学有限元分析结构参数优化

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集成式机器人自动铺丝系统设计及CAM软件开发

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航空制造技术 2025年第4期68卷 46-52页

作者：孙守政靳子昂李新宇刘明宇赵志远韩振宇富宏亚哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 上海航天精密机械研究所上海201600

为满足航空航天制造业对复合材料构件日益增长的需求,本文针对复合材料自动化成型这一问题,设计了集成式机器人自动铺丝系统及其配套的CAM软件。其中铺丝头和纱架采用一体化设计,有效减小设备总体积并缩短传纱路径。对核心部件铺丝头开... 详细信息

为满足航空航天制造业对复合材料构件日益增长的需求,本文针对复合材料自动化成型这一问题,设计了集成式机器人自动铺丝系统及其配套的CAM软件。其中铺丝头和纱架采用一体化设计,有效减小设备总体积并缩短传纱路径。对核心部件铺丝头开展设计,使其具备剪切、重送、夹紧、加热和施压机构功能。基于C++语言、Qt框架、OpenCASCADE和OpenGL开发了自主可控的自动铺丝CAM软件,将显示交互、轨迹规划、铺层分析和运动仿真等功能集成在一起,大大提高了软件的使用性和操作效率。最后通过曲面自动铺丝试验进行验证,结果表明,本文设计的机器人自动铺丝系统及其CAM软件能够保证铺放的准确性、稳定性和可靠性。

关键词：自动铺丝 CAM软件复合材料成型机构设计轨迹规划

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铝合金裂纹的脉冲调频超声红外热像检测方法

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 156-166页

作者：张珊珊宋英豪王飞安东阳刘振旭岳洪浩刘俊岩北京星航机电装备有限公司北京100074 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

超声红外热像法相较于其他无损检测方法,具有较大检测范围、结果直观、对裂纹损伤具有选择识别特性。针对超声红外热像检测技术检测铝合金试件的裂纹缺陷展开实验研究。首先,建立理论模型,以超声激励下的裂纹区域生热机理和热波扩散行... 详细信息

超声红外热像法相较于其他无损检测方法,具有较大检测范围、结果直观、对裂纹损伤具有选择识别特性。针对超声红外热像检测技术检测铝合金试件的裂纹缺陷展开实验研究。首先,建立理论模型,以超声激励下的裂纹区域生热机理和热波扩散行为的有限元仿真分析结果为基础,介绍了调频脉冲超声激励形式,并针对表面热波信号的提取给出了主成分分析法和双路正交解调算法;其次,采用自主搭建的轻量化超声红外热像检测系统进行脉冲调频超声激励,获取温度序列并进行后处理;最后,在三个铝合金试件上制造大小不同的裂纹缺陷,通过实验验证了特征提取算法的正确性以及超声红外热像法在铝合金材料裂纹检测中的可行性,选用特征图像分辨率较高、能较好地呈现裂纹缺陷的双路正交解调算法的幅值图和主成分分析法的第一主成分,并探究不同脉冲调制参数对检测效果的影响。最终可知,在起始频率2 Hz、终止频率5 Hz、扫描周期6 s时具有最佳检测效果;采用特征值对比度和对比度波动百分比量化裂纹缺陷的检测效果,对于DOD幅值特征图像,相比平均情况,对比度依次提升了48.63%,47.27%以及35.22%;对于PCA第一主成分特征图像,对比度分别提升了41.45%,44.26%以及42.70%。

关键词：超声红外热像法无损检测裂纹缺陷铝合金调频脉冲序列

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火箭燃料贮箱零件焊接前处理机器人自动打磨技术研究

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航空制造技术 2025年第4期68卷 103-111页

作者：丁一董吉义李明洋彭祺擘董为吴冬梅高永卓哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245 中国航天员科研训练中心北京100094

随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊... 详细信息

随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊接前处理方法为研究对象,设计了从扫描、规划到执行的机器人自动打磨技术方案。借助手眼标定与坐标变换方法得到加工区域点云与机器人基坐标系的位姿关系,提出了一种边缘包围盒提取的点云拼接方法,采用基于边缘曲度的窗口算法进行角点检测,最终根据加工轨迹规划结果完成零件焊前处理的机器人自动打磨试验,保证了打磨质量与效率,取得了较好的应用效果。

关键词：火箭贮箱焊接前处理机器人打磨点云处理轨迹规划

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机器人智能制造中的非线性目标跟踪控制

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控制工程 2025年

作者：田咏麟赵英杰张啸宋汾洋曹宇勃中国科学院沈阳自动化研究所中国科学院大学中国空空导弹研究院哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国医科大学附属第四医院

在智能制造过程中，存在操作者对机器人进行牵引运动的需求，这种牵引运动往往是随机的、非线性的。如何让机器人准确识别操作者的意图并实现平滑的跟踪控制，是机器人顺利完成智能制造任务的难题。首先，对操作者与六自由度机器人的柔... 详细信息

在智能制造过程中，存在操作者对机器人进行牵引运动的需求，这种牵引运动往往是随机的、非线性的。如何让机器人准确识别操作者的意图并实现平滑的跟踪控制，是机器人顺利完成智能制造任务的难题。首先，对操作者与六自由度机器人的柔性交互过程进行数学建模，并在此模型基础上分析操作者的指令意图。然后，使用Pade逼近方法将机器人运动延时和系统状态的导数建立联系。接着，设计了六自由度非线性目标跟踪运动的状态反馈控制器，并分析了系统的稳定条件。最后，将系统的非线性跟踪目标、系统状态、系统输出之间的关系进行了有界性分析。经过仿真验证，该控制器对于有界非线性目标可以进行有界跟踪。

关键词：目标识别跟踪控制智能制造有界系统

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