5自由度大工作空间/支链行程比混联机械手的概念设计与尺度综合

研究一类新型5自由度可重构混联机械手的创新设计和尺度综合问题,该机械手模块由一2自由度球面并联机构和一条通过滑移副与之串接的两转动一移动串联运动链组成。该混联机械手由于将定点转动与相对滑移运动解耦,因此具有工作空间/支链行程比大的特点,适合高速轻载作业,可作为即插即用模块用于搭建不同类型的加工制造装备。在建立2自由度球面并联机构的速度映射模型的基础上,分析该机构的奇异性和各向同性问题,并以速度雅可比矩阵最小奇异值的全域均值为操作性能指标,研究2自由度球面并联机构的尺度综合问题。通过单调性分析揭示出尺度参数对该指标的影响规律,进而将尺度综合问题简化为求解杆长等式约束问题。最后给出一组算例,使该尺度综合方法的有效性得到验证。

Tricept机械手静刚度解析建模方法

以Tricept机械手的3自由度球坐标型并联机构为例,提出含恰约束支链的球坐标型并联构型装备静刚度解析建模方法。该方法首先借助子结构综合思想将末端执行器位姿变形分解为无约束主动支链的拉压变形、恰约束支链的弯曲变形及其扭转变形3个部分,然后利用虚功原理和结构矩阵法建立各子结构系统的静柔度模型,最后借助线性叠加原理组集整机末端静柔度模型。在建模过程中,侧重研究恰约束支链弯曲剐度以及铰链刚度的建模方法。在此基础上,考察了Tricept机械手中3自由度并联机构静刚度在工作空间中的变化规律,并借助全局性能指标评价了主要构件柔度对整机柔度的贡献。

熔化极气体保护焊的仿真系统

焊接过程的仿真被认为是未来焊接技术发展的主要驱动力之一 ,它可对焊接过程中的物理现象、接头形态、热变形及微观组织做出预测 ,从而部分取代新产品和新工艺开发中耗时而昂贵的实物试验 ,并加快开发过程。作者提出了一个熔化极气体保护焊仿真系统的数学模型 ,它用系统化的、以有限差分为基础的数值算法来模拟焊接过程中的热流、电磁流和金属流 ,并把焊接电源、电弧特性、送丝机构等有机地结合起来 ,为进一步研究焊接机理、预测微观组织和力学性能、计算工件的变形等提供了一个数学平台。文中使用该数学模型对金属过渡、熔池振荡及系统动态反应等做了分析 ,得到一些用试验观察法或解析法难以得到的结论。

面向智能制造的人因工程研究与发展

面向智能制造的人因工程是人因工程学(或称人类工效学)在智能制造领域的应用,秉承"以人为本"的理念,在人-信息-物理系统(Human-cyber-physicalsystems,HCPS)语义下,系统研究解决人、物理系统、信息系统之间的关系问题,确保系统安全高效运行。从智能制造系统人的作用出发,系统梳理面向智能制造的人因工程的研究内容,论述国内外在智能制造系统人因工程与人机关系等领域的研究进展和重点,具体包括人的安全、虚实融合、组织结构扁平化、产用融合、人机协作、人与CPS的关系等方面。结合我国在智能制造人因工程领域所面临的挑战,从学科建设、科学研究、社会关注等层面提出了进一步发展的建议,包括加强顶层战略设计、完善学科体系建设、宣贯系统设计理念、加强定量定性研究的融合、促进新兴技术的创新应用等内容。