检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2023年第17期59卷 250-257页

作者：黄祥辉曹睿博郑睿恒马飞豪蒋益雪詹章瑜于天宇康楠巴黎高科国立工程技术学院法国香槟沙隆13067 西北工业大学材料学院西安710072 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

增材制造以灵活的结构设计与制造手段为NiTi形状记忆合金提供了更多可能的应用,然而激光增材成形制造完全致密的NiTi复杂结构构件仍存在挑战。研究激光扫描速度对Ni_(50.9)Ti_(49.1)(at%)粉末成型试样致密度和组织形貌的影响规律具有重... 详细信息

增材制造以灵活的结构设计与制造手段为NiTi形状记忆合金提供了更多可能的应用,然而激光增材成形制造完全致密的NiTi复杂结构构件仍存在挑战。研究激光扫描速度对Ni_(50.9)Ti_(49.1)(at%)粉末成型试样致密度和组织形貌的影响规律具有重要意义。所选的400~1400mm/s工艺窗口内,试样致密度均大于99%。但当扫描速度大于600mm/s时底部会产生裂纹。优选打印速度400mm/s的拉伸实验结果表明:沉积态试样和热处理试样平均抗拉强度分别为675MPa和782MPa,最大延伸率分别为19.7%和和17.95%,即500℃退火热处理后试样抗拉强度提升,但延伸率下降。沉积态和热处理态试样断裂机制为脆性与塑性断裂共同作用的准解理断裂机制。通过DSC实验测得热处理后试样的马氏体相变和逆相变起始温度M_(s)和A_(s)分别为35.8℃、10.0℃。温度介于二者之间时,合金由奥氏体、马氏体两相组成,EBSD结果表明20℃室温下试样主要由B19'马氏体构成。

关键词：选区激光熔化 NiTi形状记忆合金扫描速度致密度抗拉强度

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空间薄膜结构刚柔耦合非线性动力学分析

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中国空间科学技术 2022年第1期42卷 47-56页

作者：邵琦陆一凡史创岳洪浩刘荣强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

空间薄膜结构经历大范围刚体运动时,刚柔高度耦合的非线性动态响应极易发生,这将会降低结构几何精度,甚至影响设备正常工作。针对平面张拉式空间薄膜天线,建立了大范围运动的空间薄膜天线刚柔耦合非线性动力学有限元模型,描述了二阶效... 详细信息

空间薄膜结构经历大范围刚体运动时,刚柔高度耦合的非线性动态响应极易发生,这将会降低结构几何精度,甚至影响设备正常工作。针对平面张拉式空间薄膜天线,建立了大范围运动的空间薄膜天线刚柔耦合非线性动力学有限元模型,描述了二阶效应与刚柔耦合效应对结构刚度特性、阻尼特性以及载荷的作用。通过对模型的数值解算,讨论了刚体运动规律(初始速度、运动加速度)以及结构模态频率和阻尼对刚柔耦合响应的影响。结果表明,动态响应的频率和变形峰值均与刚体运动加速度和初速度正相关,而与阻尼负相关;随着结构基频的增加,动态响应频率提高,但最大变形减小。刚柔耦合非线性动力学建模方法及模型,将为柔性结构动力学分析及面型控制提供理论基础;刚柔耦合响应特性分析对机动运动规划设计与空间薄膜结构扰动规避具有重要参考价值。

关键词：空间薄膜结构非线性动力学刚柔耦合数值计算频响分析

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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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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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可展薄膜的Miura弹性折痕建模与分析

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哈尔滨工业大学学报 2023年第1期55卷 1-11页

作者：唐愉真刘超肖洪郭宏伟王治易谢超刘荣强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 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201108

为满足空间任务中对可展薄膜机构的大折展比、高平整度等需求,提出基于Miura弹性折痕的空间薄膜可展机构,并进行建模分析及样机研制。根据折痕分布规律和几何关系建立Miura-ori几何模型,研究薄膜的折痕参数对折展比和折痕总长的影响规律... 详细信息

为满足空间任务中对可展薄膜机构的大折展比、高平整度等需求,提出基于Miura弹性折痕的空间薄膜可展机构,并进行建模分析及样机研制。根据折痕分布规律和几何关系建立Miura-ori几何模型,研究薄膜的折痕参数对折展比和折痕总长的影响规律,并进行计算和折痕参数优化。在ABAQUS/Explicit中建立折痕倾角θ=90°及θ<90°的四折痕基本单元的数值仿真模型,分析薄膜关键折痕处的力学行为变化,初步证明二维弹性折痕的可行性;进一步研究经过Miura弹性折痕折叠后三角形薄膜的弹塑性,绘制折痕交点处应力随折叠过程的变化曲线,应力峰值均处于材料弹性范围内;研制空间可展开薄膜机构样机,进行了验证分析。结果表明:机构构型设计方案合理,优化后的折痕参数可以得到大折展比和小折痕总长的薄膜Miura折叠方案,展开后薄膜表面具有较高的平整度,证明了可展薄膜Miura弹性折痕的可行性和优越性。

关键词：可展薄膜结构 Miura折纸折痕参数优化二维弹性折痕样机研制

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六棱柱模块化可展开天线索网结构设计与分析

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机械工程学报 2024年第1期60卷 262-273页

作者：田大可石祖玮金路郭宏伟刘荣强孙梓雄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全国重点实验室哈尔滨150001

为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、... 详细信息

为更好地研究天线索网结构对展开态形面精度的影响机理,针对六棱柱模块化天线构型,提出一种六边形索网结构高精度几何设计方法。首先,根据支撑结构特点、工作波段及天线形面方程等参数,开展了天线索网构型设计,建立了形面精度与索长、索段等分数间的参数化模型,并基于机器人学齐次坐标变换理论,建立了考虑悬垂效应的边界节点数学模型;其次,以实际应用工程案例作为比较,对上述模型进行了验证,并在六棱柱单模块样机上对索网结构进行了实物研制,对误差进行了分析与研究;最后,开展了多参数影响分析,研究了展开口径、抛物面方程、网格密度等参数对形面精度的影响规律。研究结果表明:索段实测绝对误差均值约为4.9 mm,相对误差均值约为3.38%,实测值与理论值吻合良好;索网形面误差减小的趋势随着索段密度的增加相对变缓;采用增大反射面焦距、降低天线口径等方式可有效改善索网精度。该研究可为后续索网结构找形分析、形面精度调整及同类天线索网结构的研究等提供借鉴与参考。

关键词：可展开天线模块化结构索网结构结构设计形面精度

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农业物料移运机器人协同作业时间最优轨迹规划方法

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农业机械学报 2024年第1期55卷 22-38页

作者：郭万金李儒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 芜湖哈特机器人产业技术研究有限公司博士后工作站芜湖241007 长三角哈特机器人产业技术研究院芜湖241007 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

为了解决机器人将农产品从收获场所转移到仓库或运输车辆存在的移动轨迹和作业轨迹相对独立且耗时长的问题,本文设计一种物料移运机器人,并提出一种物料移运机器人协同作业时间最优轨迹规划方法,获得机器人作业系统和行驶系统协同作业... 详细信息

为了解决机器人将农产品从收获场所转移到仓库或运输车辆存在的移动轨迹和作业轨迹相对独立且耗时长的问题,本文设计一种物料移运机器人,并提出一种物料移运机器人协同作业时间最优轨迹规划方法,获得机器人作业系统和行驶系统协同作业的时间最优轨迹。该方法建立机器人协同作业的运动学模型和动力学模型,对物料移运机器人开展时间最优轨迹规划,并基于Lyapunov理论设计控制律减少跟踪误差,最后通过Matlab/Simulink和ADAMS联合仿真验证方法的有效性。结果表明,提出的轨迹规划方法可使机器人在抓放料协同作业和避障协同作业中取得平滑且时间最优的运动轨迹,机器人各关节的位移、速度、加速度、力/力矩曲线变化平缓,两履带牵引力满足机器人的要求且可快速稳定跟踪时间最优路径。

关键词：物料移运机器人轨迹规划时间最优协同作业 A*算法

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基于驾驶员模型的六足机器人自主/协同决策

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仪器仪表学报 2023年第4期44卷 91-100页

作者：陈潇磊尤波李佳钰丁亮董正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 哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 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

重载六足机器人在野外地形环境移动作业时的决策智能水平亟待提高。然而,当机器人在尚未形成合理的决策结构层次时,直接采用其与环境进行交互方式进行常规的强化学习训练,将导致机器人的行为决策过于发散。因此,本文首先利用一种符合驾... 详细信息

重载六足机器人在野外地形环境移动作业时的决策智能水平亟待提高。然而,当机器人在尚未形成合理的决策结构层次时,直接采用其与环境进行交互方式进行常规的强化学习训练,将导致机器人的行为决策过于发散。因此,本文首先利用一种符合驾驶员决策逻辑的分步训练神经网络,得到驾驶员的决策经验模型,使机器人快速形成自主决策智能。此外,为融合人机决策优势,本文基于合作博弈理论,提出一种消除人机协同决策指令冲突的方法。搭建面向重载六足机器人人机协同决策的半物理仿真实验系统,开展实验的结果表明,机器人通过学习驾驶员先验模型和自主训练,其决策效果可接近驾驶员决策水平,同时人机协同决策指令可有效弥补单智能体决策指令的缺陷,在规则沟壑地形下协同决策指令的碰撞率指标优于驾驶员单智能体指令23.8%,障碍地形下协同决策指令的能量消耗指标优于机器自主单智能体指令34.1%。

关键词：六足机器人协同决策驾驶员先验模型半物理仿真神经网络

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基于三维点云的磁极焊缝识别及机器人轨迹生成技术

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焊接学报 2024年第11期45卷 50-54页

作者：贾瑞燕李海超魏方锴徐勇周宇飞哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨150040 哈尔滨阿尔特机器人技术有限公司哈尔滨150036

针对大型水电站发电机磁极变长度、变间隙的复杂焊缝存在的示教编程效率低、精度差的问题,开发了一种基于光栅视觉传感的焊缝识别及机器人轨迹免示教生成技术.采用安装于机器人末端的光栅传感器获取不同部位的磁极焊缝点云,提出了一种... 详细信息

针对大型水电站发电机磁极变长度、变间隙的复杂焊缝存在的示教编程效率低、精度差的问题,开发了一种基于光栅视觉传感的焊缝识别及机器人轨迹免示教生成技术.采用安装于机器人末端的光栅传感器获取不同部位的磁极焊缝点云,提出了一种结合机器人工具位姿变换矩阵和迭代最近点算法(ICP)的点云配准算法,得到大尺寸磁极焊缝完整点云数据.基于随机采样一致性(RANSAC)开发了焊缝识别算法,实现了机器人焊接轨迹的自动生成.结果表明,该算法可识别出多种复杂工况的磁极焊缝,识别率高,抗干扰能力强,平均识别误差在±0.4 mm范围内,满足焊接要求.

关键词：磁极焊缝识别视觉传感三维点云随机采样一致性

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基于力估计与切换控制的六足机器人三边遥操作

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仪器仪表学报 2023年第1期44卷 253-264页

作者：李佳钰黄启霖尤波张喜洋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 哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 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150080

传统三边遥操作系统的力传感器对主从端交互力进行测量时局限性较大,且在共享权重切换时易导致系统不稳定,本文设计基于力估计与权重切换控制的六足机器人三边遥操作控制架构。针对系统各端口交互力信息缺失的问题,设计一种非线性交互... 详细信息

传统三边遥操作系统的力传感器对主从端交互力进行测量时局限性较大,且在共享权重切换时易导致系统不稳定,本文设计基于力估计与权重切换控制的六足机器人三边遥操作控制架构。针对系统各端口交互力信息缺失的问题,设计一种非线性交互力估计器,实现对各端口间交互力的实时估计。聚焦双操作者控制权重动态调整过整中的柔顺切换问题,本文基于共享控制策略,设计权重因子自适应切换算法。为保证所提出系统的稳定性及透明度,融合力估计器及权重切换算法,设计遥操作系统的控制器。通过力反馈设备分别和Vortex与ElSpider六足机器人搭建半物理仿真平台与实物实验平台,对本文提出控制方法进行验证。相对于传统三边遥操作,实验表明在平坦地形下速度跟踪性提高了45.12%,力跟踪提高了64.71%;在崎岖地形下速度跟踪提高了39.02%,力跟踪提高了29.41%。

关键词：六足机器人三边遥操作交互力估计共享控制权重因子动态调节

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