检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2025年第5期36卷 974-985页

作者：郭万金李儒王利斌郝钦磊曹雏清赵立军长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 长三角哈特机器人产业技术研究院芜湖241007 埃夫特智能机器人股份有限公司芜湖241060 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150000

为解决含有弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的3T2R型高灵巧性机器人的刚度辨识问题,提出一种机器人刚度辨识方法。分析机器人紧凑性和经济性复合式构型设计的结构特点及作业姿态调整高灵巧性的运动特点,构建机器人雅可比矩阵,并建立... 详细信息

为解决含有弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的3T2R型高灵巧性机器人的刚度辨识问题,提出一种机器人刚度辨识方法。分析机器人紧凑性和经济性复合式构型设计的结构特点及作业姿态调整高灵巧性的运动特点,构建机器人雅可比矩阵,并建立机器人末端变形模型,分析机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构对机器人末端变形的影响;考虑机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的共同作用影响及机器人弱刚性大变形的结构特征,进行机器人关节刚度辨识,并对移动关节3进行变刚度建模。实验结果表明,所提方法比常规刚度辨识方法辨识出的机器人关节3、关节4和关节5的刚度分别增大了146.59%、30.18%和36.07%;在所选6组机器人位姿处末端综合变形实测值和理论计算值的误差率为4%~6%,验证了所提刚度辨识方法的有效性。

关键词：刚度辨识弱刚性关节传动链柔性杆机器人末端变形高灵巧性机器人

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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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航天器可展开薄膜遮光罩的构型设计与优化

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中国空间科学技术 2023年第1期43卷 129-138页

作者：彭涛林秋红李冰岩邱慧刘荣强罗阿妮北京空间飞行器总体设计部北京100094 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对当前航天器遮光罩轻量化的需求,在保证薄膜遮光罩有效面积不变的前提下,根据质量和有效面积占比设计了一款柔性平面薄膜遮光罩。以提高薄膜边缘应力的同时尽量避免有效圆面积占比减少为优化目标,对薄膜遮光罩的边缘做弧边优化设计... 详细信息

针对当前航天器遮光罩轻量化的需求,在保证薄膜遮光罩有效面积不变的前提下,根据质量和有效面积占比设计了一款柔性平面薄膜遮光罩。以提高薄膜边缘应力的同时尽量避免有效圆面积占比减少为优化目标,对薄膜遮光罩的边缘做弧边优化设计。结果表明,当薄膜遮光罩为正六边形时,既能保证结构对称性,又能获得较低的单位有效面积占比对应质量。通过应力叠加法建立了薄膜遮光罩的应力分布模型,求出薄膜边缘应力的理论计算值。探究了弧边拱高的增加对薄膜边缘应力和有效圆面积占比的影响规律,当二者的函数曲线相交于一点时,可取为薄膜弧边的最优拱高。根据设计的薄膜遮光罩参数,搭建薄膜遮光罩的试验样机并进行展开试验。薄膜遮光罩可完全展开,薄膜边缘张紧度高,证明了薄膜遮光罩系统方案设计的可靠性,弧边设计可有效提高薄膜边缘的应力水平。

关键词：薄膜遮光罩应力弧边优化薄膜有效面积

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多构型组合式模块化可展开天线机构设计与分析

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机械工程学报 2023年第13期59卷 36-48页

作者：田大可高海明金路范小东刘荣强郭振伟赵丙峰沈阳建筑大学机械工程学院沈阳110168 沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 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 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室沈阳110819

针对空间可展开天线大口径、高收纳率、高结构利用率等迫切发展需求,提出一种多构型组合式模块化可展开天线机构。首先,阐述了机构的总体方案,分别从模块组合规则、肋单元展收原理等对结构进行了详细分析,并基于机构学基本理论对机构的... 详细信息

针对空间可展开天线大口径、高收纳率、高结构利用率等迫切发展需求,提出一种多构型组合式模块化可展开天线机构。首先,阐述了机构的总体方案,分别从模块组合规则、肋单元展收原理等对结构进行了详细分析,并基于机构学基本理论对机构的自由度进行了计算;其次,根据机器人学理论分别建立了单模块与多模块的运动学模型,利用空间等包络圆法求解出各肋单元夹角间的关系;同时采用数值仿真软件对多模块联动过程中肋单元夹角的变化规律进行了研究,对建立的多构型组合式模块化机构运动学模型进行了验证及分析;最后对比了单构型与多构型组合式两类天线的结构利用率、收纳率等关键参数,并研制了一台六棱柱单模块原理样机,开展了展开功能试验与验证。仿真及试验结果表明:所提出的机构能够实现由收拢至展开态的运动变化,展开过程中机构无干涉、卡滞等问题;同时,提出的新构型方案不仅保留了模块化结构通用性好、易拓展等特点,还具有较高的收纳率和结构利用率,研究成果对于丰富和发展宇航空间机构基础理论,推动该型天线的工程应用等具有较高的参考价值和借鉴意义。

关键词：空间可展开天线组合式结构模块化设计运动学分析结构利用率

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脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺参数分析

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航空制造技术 2022年第16期65卷 54-63页

作者：靳子昂韩振宇李品华刘旭黎孙守政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 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院芜湖241007

关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明,预浸料的表面粗糙度越小,加热温度越稳定... 详细信息

关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明,预浸料的表面粗糙度越小,加热温度越稳定,粗糙度越大,加热温度波动越大;加热温度随电压的增加而增大,随脉宽和速度的增加而降低。通过响应面法获得脉冲氙灯加热CF/PEEK预浸料的最佳工艺参数为:电压221 V、脉宽2 ms、热源移动速度125 mm/s、脉冲频率60 Hz、灯口与预浸料之间的距离10 mm,此时加热温度为381℃,树脂能够发生较好的熔化。

关键词：脉冲氙灯热塑性复合材料工艺优化微观形貌自动铺丝

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松软地质上机器人足-地动力学建模与试验

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机械工程学报 2022年第5期58卷 8-17页

作者：刘逸群陆培栋张志鹏王剑锋张京明丁亮高海波哈尔滨工业大学汽车工程学院哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室中国电子科技集团第二十一研究所

足-地动力学是多足机器人在松软地质上移动机理的核心，在其设计、运动控制和仿真等方面具有重要作用。考虑到切向运动压缩足端周面土壤的情况，结合地面力学理论和Rankine被动土压力理论建立了机器人平底足-地动力学模型。进一步推导... 详细信息

足-地动力学是多足机器人在松软地质上移动机理的核心，在其设计、运动控制和仿真等方面具有重要作用。考虑到切向运动压缩足端周面土壤的情况，结合地面力学理论和Rankine被动土压力理论建立了机器人平底足-地动力学模型。进一步推导建立了一定倾角下矩形足-地动力学模型。开发了多工况足-地作用测试系统，将压盘实验测得的参数代入到矩形足-地动力学模型，通过理论值和实验值的对比，验证了预测误差在合理范围内。对不同足端姿态角的实验数据使用非线性拟合辨识，得到了推进力和承载力的应力-应变系数，最小误差为9.89%，对比本领域经典文献，验证了不同足端姿态角下平底足足端应力分布函数的有效性。

关键词：足-地动力学足式机器人松软地质足-地作用测试参数辨识

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机器人打磨自适应变阻抗主动柔顺恒力控制

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哈尔滨工业大学学报 2023年第12期55卷 54-65页

作者：郭万金于苏扬田玉祥赵立军曹雏清道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064 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150000 芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司博士后工作站安徽芜湖241007 长三角哈特机器人产业技术研究院安徽芜湖241007 安徽工程大学计算机与信息学院安徽芜湖241000

为解决工业机器人打磨过程中存在复杂时变非线性耦合与不确定性扰动导致机器人柔顺恒力打磨自适应调节能力不足的问题,首先给出了一种可实现沿轴向平移与旋转运动解耦的力控末端执行器,其次设计了一种自抗扰控制器和一种粒子群神经网络... 详细信息

为解决工业机器人打磨过程中存在复杂时变非线性耦合与不确定性扰动导致机器人柔顺恒力打磨自适应调节能力不足的问题,首先给出了一种可实现沿轴向平移与旋转运动解耦的力控末端执行器,其次设计了一种自抗扰控制器和一种粒子群神经网络变阻抗控制器分别作为内环控制和外环控制,在此基础上,提出了一种机器人自适应变阻抗主动柔顺恒力控制方法,用于在线自适应优化阻抗参数,动态调节打磨力修正量,实现机器人打磨作业自适应主动柔顺恒力控制。最后采用Lyapunov稳定性理论分析证明了所提出方法的闭环稳定性。通过机器人打磨系统虚拟样机联合仿真实验和机器人平台实物实验,验证了所提出方法的有效性。实验结果表明,所提方法能够较好实现静态与动态期望打磨力跟踪,减小了打磨力波动、力超调量以及打磨初期打磨工具处的冲击力,提高了打磨力控制系统抗扰动稳定性、恒力跟踪性能和动态响应能力,对复杂多变工况机器人打磨作业具有较强的适应性与鲁棒性。

关键词：工业机器人打磨恒力控制主动柔顺自适应变阻抗机器人末端执行器

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面向在轨维修的电动工具冲击机构设计

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航天器环境工程 2023年第2期40卷 148-154页

作者：陈洋傅浩于洋郭涛北京卫星环境工程研究所北京100094 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 可靠性与环境工程技术重点实验室北京100094

针对空间站上大型在轨可替换单元的在轨维修任务需求,开发了一种低转速、大力矩输出且具有小反作用力、低冲击振动特点的舱外电动工具离合器式冲击机构。通过运动微分方程分析了单个碰撞周期内冲击机构的关键运动状态,并推导出稳定运行... 详细信息

针对空间站上大型在轨可替换单元的在轨维修任务需求,开发了一种低转速、大力矩输出且具有小反作用力、低冲击振动特点的舱外电动工具离合器式冲击机构。通过运动微分方程分析了单个碰撞周期内冲击机构的关键运动状态,并推导出稳定运行过程的力矩控制方程;研究了冲击机构关键设计参数对极限冲击力矩的影响,并根据设计结果进行结构瞬态动力学仿真;搭建在轨维修地面模拟试验平台和舱外活动(EVA)模拟装置进行了冲击电动工具的功能验证试验和工效学试验,结果表明:受试者手部承受的反作用力和振动幅值很小,工具产生的最大拧紧力矩为41.64 N·m,能够对M10螺钉进行有效的拧紧和拧松作业。以上研究可为在轨冲击型大力矩输出电动工具的研制提供技术支撑。

关键词：在轨维修冲击电动工具冲击机构工效学

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变形翼可调泊松比柔性蒙皮力学特性分析

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航空学报 2023年第13期44卷 79-91页

作者：姜松成杨慧王岩肖洪刘永斌李传扬安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 燕山大学机械工程学院河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 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 中国人民解放军火箭军工程大学基础部西安710025

空天飞行器变形翼在实现翼展弯曲、扭转及后掠变形时对柔性蒙皮提出面内大变形和面外高承载能力的要求,提出一种具有可调泊松比特性的混合超结构蒙皮结构,由内凹六边形与四角星形胞元构成内部混合超结构,并在两侧粘接柔性表层构成。基... 详细信息

空天飞行器变形翼在实现翼展弯曲、扭转及后掠变形时对柔性蒙皮提出面内大变形和面外高承载能力的要求,提出一种具有可调泊松比特性的混合超结构蒙皮结构,由内凹六边形与四角星形胞元构成内部混合超结构,并在两侧粘接柔性表层构成。基于梁理论建立了混合超结构胞元x、y方向相对弹性模量和xy平面泊松比的理论模型,且理论与仿真结果误差不大于10%,验证了理论模型的准确性。研究了胞元几何参数对相对弹性模量和xy平面泊松比的影响,发现胞壁厚度对两者影响最大,其次是水平胞壁长度,四角星形内角对两者影响最小。对超结构面内变形能力进行了参数研究,并对4种不同超结构的比刚度进行了分析,结果表明新型混合超结构在一定胞元内角范围内的比刚度更具优势,研究结果可为高速飞行器变形翼蒙皮的应用提供理论基础。

关键词：空天飞行器变形翼柔性蒙皮超结构泊松比

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TC4钛合金纵弯超声振动铣削装置及其加工性能研究

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航空制造技术 2022年第8期65卷 14-21页

作者：张俊杰刘英想胡王杰杜鹏飞韩腊邓杰邱旭赵学森胡振江孙涛哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

TC4钛合金因其优异的综合机械性能在航空、航天工业中得到了广泛应用,但其高塑性和低导热系数引起的刀具–切屑黏附是制约其铣削加工性能提升的一个关键因素。针对TC4钛合金铣削加工性能提升的需求,提出了一种基于刀具纵弯复合超声振动... 详细信息

TC4钛合金因其优异的综合机械性能在航空、航天工业中得到了广泛应用,但其高塑性和低导热系数引起的刀具–切屑黏附是制约其铣削加工性能提升的一个关键因素。针对TC4钛合金铣削加工性能提升的需求,提出了一种基于刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的加工方式,通过控制刀具纵弯复合超声振动的幅值和相位实现可控的间歇式切削,降低刀具–切屑黏附,从而提高TC4铣削加工质量。首先,从理论上解析了刀具纵弯复合超声振动辅助铣削的运动学原理,据此设计并制造了刀具纵弯复合振动轴,与高速铣削主轴安装后刀尖的径向跳动低于20μm。其次,搭建了三轴联动纵弯复合超声振动辅助铣削加工装置,据此进行了TC4钛合金纵弯复合超声振动辅助微铣削加工试验,并对试验结果进行了表征分析。结果显示,与普通铣削相比,对刀具施加纵弯复合超声振动有效地降低了切削力、毛刺生成和刀具磨损,并提升了表面加工质量,证明了应用刀具纵弯复合超声振动辅助提升TC4钛合金铣削加工性能的可行性。

关键词： TC4钛合金铣削加工性能纵弯复合超声振动辅助铣削间歇式切削

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