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上海交大郭为忠教授团队提出一起考虑几许束缚和传力特征的组织拓扑归纳新办法
2023-12-12 13:14:24 作者: 九大产业集群

  近来,上海交通大学机械与动力工程学院严重配备规划与控制工程研讨所郭为忠教授团队在Mechanism and Machine Theory上宣布了题为“Updating structural synthesis methodology of mechanisms: from kinematic geometry to kinematic geometry accompanied with statics”的研讨论文。该团队突破了现在世界上组织拓扑归纳理论办法仅考虑运动几许束缚的限制,初次在组织构型规划中引进力流传递特征,体系树立了一起考虑几许束缚和传力特征的组织拓扑归纳新办法,更适合考虑机-环境存在力交互效果的现代机械配备立异规划的需求。严重配备规划与控制工程研讨所博士研讨生韩有承为论文榜首作者,郭为忠教授为通讯作者。

  论文以着陆外星的可移动式新式着陆器严重需求为布景,聚集现代配备立异研发进程的组织构型归纳阶段,需求一起考虑运动特性要求和传力功用要求,而现在的组织构型理论仅考虑运动特性要求,未考虑传力功用要求的问题。论文回忆了1983年以来机器人组织学范畴展开的运动几许学体系下的11种拓扑归纳办法,针对仅考虑组织运动特征而忽视传力特征、做功用效以及机-环境力交互特性等缺乏,立异性提出统筹运动几许学与力学的运动特征与传力特性双轨偏重、协同归纳的整组织型规划思维,提醒了拓扑归纳层面力流及其对运动做功功率在渠道、支链和关节层面效果与传递规则,树立了考虑几许束缚和传力特征的拓扑归纳新办法,创始了面向机-环境力交互的共融机器人构型规划新范式。

  论文将组织视为几许束缚、力流通道和能量网络的有机统一体,适用于满意希望运动外,还需具有大承载、强刚度、高成效需求等力学交互场景的拓扑归纳,兼具代数符号化解析和几许直观化表征等特色。为了树立该办法,论文首要展开了有限与瞬时旋量理论,给出内嵌有限运动算子的瞬时力旋量批改表明及根据此的虚功原理。然后,引进旋量互易联系和互易积非零联系,提醒出力交互/传递/束缚成效优化原理,以及交互/传递/束缚力旋量系平衡原理;构建了根据交互运动、力和做功功率推演确认输出有限运动特征、传递力特征和束缚力特征的公理化办法;构建了根据输出端特征(运动、力、能效)确认支链特征及其Motion Generator和安装几许条件的公理化办法。

  运用所树立的办法,论文提出了面向工程需求的调姿-着陆-移位多形式可重构新式探测器拓扑体系模块规划架构,优选出试验样组织型,研发了试验样机并展开了试验验证研讨,完成了在构型规划阶段即能保证有用提高着陆瞬时冲击负荷才能和重载移位行走才能。

  Mechanism and Machine Theory创刊于1970年,是IFToMM(世界组织与机器科学联合会)会刊,专心于发布组织与机器科学范畴的高质量研讨论文,在世界组织与机器科学范畴享有盛誉。