机构学10年来主要研究成果和发展展望

1990年以来,中国机构学学术研讨会举行了7次。12年来中国机构学经历了一个较大发展。概括起来主要为加强了传统机构的基础研究,机构学与产品创新设计密切结合,融合高新技术开拓现代机构研究,推动机构学现代化。具体表现在深入开展传统机构的分析和综合理论研究;努力实现机构计算机辅助设计;大力推行机构系统和机械产品概念设计;深入开展机器人机构学及其工业应用研究;大力进行可控机构的分析和综合的研究;努力开展机构和机械动力学研究;大力推进机构学教学内容和体系改革等等。通过上述多方面的理论研究和实际应用,使中国机构学的理论水平和学术水平总体上说已处于世界先进水平。但是,基础研究的独创性和突破性研究成果还不够多。同时在实际应用方面与国际先进国家相比还有不小的差距。     

机构学研究现状与发展趋势的思考

在人类文明和社会发展的进程中,制造业始终是创造社会财富的主要来源,是衡量国家综合国力的重要指标。当今世界经济全球化,各国的综合国力和竞争能力体现于机械产品的设计能力。因为制造业的灵魂是设计,而制造和被制造机械的灵魂是机构,所以现代机构学的理论研究是制造业的基础,是现代机械产品发明创造的源泉,是提高国家制造业水平和国际竞争能力的关键。机构创新设计决定了产品的创新性。如果机构的设计有缺陷,则制造出的将会是先天不足的产品或称之为“有残疾的机械”。对产品的创新而言,机构拓扑创新设计具有原创的特征性质,是机械发明中最具有挑战性和发明性的核心内容。所以,现代机构学的研究对提高我国机械产品的自主设计、创新和国际竞争能力有着十分重要的意义。机构学研究的发展趋势应该是研究现代机构设计的新理论和新方法、实现特殊功能的机构设计理论以及应用关键技术、微操作和微尺度机械的机构学、机构与机器人动力学、新型移动与操作机器人、仿人与仿生机器人和微纳机器人等。现代机构学研究的最高任务是揭示自然和人造机械的机构组成原理,创造新机构,研究基于特定性能的机构分析与设计理论,为现代机械与机器人的设计、创新和发明提供系统的基础理论和有效实用的方法。     

现代机构学的研究内容和应用展望

本文提出，现代机械学的机械类型已由纯刚性年机构扩展为多种工作原理的广义机构，在机器构成上计算机信息处理与控制已成为机器的主要特征。机构和机器设计更加更有系统性和智能化，注重机构系统的动态设计。现代机构学由于多学科的交叉已形成各种各样崭新的机构学分支。现代机构学的出现将会有力地促进机电产品的创新设计和开发，并力科学技术的发展发挥独特的作用。     

新书介绍——《现代机构学理论与应用研究进展》

本书内容:现代机构学是机械工程科学的重要分支方向,是设计和开发各种现代机械装备与机电一体化产品的基础,是机械发明创造的源泉。本书是一部反映现代机构学理论与应用研究进展及学科前沿的学术著作。全书分为四篇共11章。第一篇为引言篇,包括邹慧君先生的人生感怀以及莫逆之交的历史回想。第二篇为现代机构学研究的战略思考与学科前沿,其中中国机构学发展的战略思考包括中国机构学研究的认识与思考、中国机构学基础研究的机遇与挑战以及并联机器人、变胞机构学、一般机构学的研究进展与思考等;现代机构学学科前沿包括混     

可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析、对较成熟的可控机构分支给出应用实例     

新书信息——《现代机构学进展》第1卷 新书介绍

《现代机构学进展》第1卷是由邹慧君、高峰主编，聘请了中国大陆、香港、台湾和英国等11名华人机构学者参加撰写。此书将于2007年4月由高等教育出版社出版发行。该书的出版是他们集体智慧和辛勤劳动的结晶，它对揭示现代机械的机构组成原理，总结新机构创造与应用方法，建立满足特定性能的现代机构分析与设计理论有着十分重要的意义，     

现代机构学研究综述

机构学是机械工程的重要基础。文章讲述了机构学的产生和发展,及其在提高国家竞争力上的重要作用,并对现代机构学的新发展趋势和内容进行概括。指出可控机构、机械系统的概念设计、变胞机构等的研究对现代机构学的发展有重要意义。     

新书介绍——《现代机构学理论与应用研究进展》

本书内容:现代机构学是机械工程科学的重要分支方向,是设计和开发各种现代机械装备与机电一体化产品的基础,是机械发明创造的源泉。本书是一部反映现代机构学理论与应用研究进展及学科前沿的学术著作。全书分为四篇共11章。第一篇为引言篇,包括邹慧君先生的人生感怀以及莫逆之交的历史回想。第二篇为现代机构学研究的战略思考与学科前沿,其中中国机构学发展的战略思考包括中国机构学研究的认识与思考、中国机构学     

混合驱动机构研究进展与发展趋势

混合驱动机构是可控机构的一种,其适度柔性以及降低驱动与控制成本的特性与优势使其成为现代机构学的重要研究分支之一。随着对混合驱动机构研究的深入,混合驱动机构理论和应用也不断地发展和创新。对现有的研究成果加以分析和总结将有利于促进混合驱动机构理论和应用的进一步发展。分析混合驱动机构的内涵,分别论述双自由度和多自由度混合驱动机构的研究进展,主要包括:混合驱动机构的构型设计与可动性、混合驱动机构的轨迹特征、混合驱动机构的运动学、混合驱动机构的动力学及混合驱动机构的应用等方面的研究进展。提出混合驱动机构研究的关键问题,总结了混合驱动机构的未来发展趋势。研究成果对拓展混合驱动机构的设计空间、开辟混合驱动机构新的应用领域具有重要意义。     

全柔性机构在并联微动机器人中的应用

柔性机构,特别是全柔性机构以其特殊的性能在微位移、微操作、微装配等领域得到广泛应用。通过对柔性机构的特点、全柔性微动机器人与普通平面机构、平面并联机构、空间并联机构结合的例子等的介绍,对柔性机构,特别是全柔性机构在微动并联机器人领域的国内外发展现状作了较全面的介绍。指出了目前存在的若干主要问题。     

The main achievements in the past 24 years and the prospects of mechanism research in China

Since 1982, the symposiums on mechanism in China has been held fifteen times. In the past 24 years, Chinese mechanism has experienced a phenomenal development. Generally, fundamental research on traditional mechanisms is enhanced; mechanism and creative design of products are closely combined; modern mechanism with advanced and new technology is opened up; and mechanism is promoted to modernization. These are manifested in the following aspects: theory research on analysis and synthesis of traditional mechanism is deeply developed; computer-aided design on mechanisms is realized vigorously; conceptual design of mechanism system and mechanical products is energetically pushed; research on robot mechanisms and its industrial application is deeply developed; research on analysis and synthesis of controllable mechanisms and compliant mechanisms are energetically carried out; research on the dynamics of mechanisms and machines is vigorously developed; and reformation of teaching contents and system of mechanism is energetically carried out. Through the above-mentioned aspects of theory research and practical application, the theoretical and academic levels of Chinese mechanism can be considered at the advanced international level. However, there are not many original and breakthrough research achievements of fundamental research in China. In the meantime, there is a larger gap in the aspect of practical application of mechanism in the country compared with advanced countries in the world.     

机电一体化系统概念设计的基本原理

本文提出了机电一体化系统主要由广义执行机构子系统、信息处理及控制子系统、传感检测子系统组成。机电一体化系统从实质来说是现代化的机械系统。广义执行机构子系统由驱动元件和执行件（或执行机构）组成,用来传递动力、完成运动。信息处理及控制子系统由电子计算机来完成,传感检测子系统由传感器来实现,它们是现代机械系统重要的特征。由驱动元件和执行件（或执行机构）组成的广义执行机构子系统,是现代机械系统又一重要特征,构成了可控的传动和执行系统。由于三个子系统均以功能来划分,因此形成了较为合理的机电一体化系统的概念设计框架模型,有利于深入开展机电一体化的概念设计研究。     

加强现代机构学的研究，推动机械产品创新设计的发展

文章研究了机构学形成及发展现状,展望了机构学的发展前景。论述了现代机构学的研究内容。现代机构学的不断发展,将大大推动机械产品创新设计的发展。指出机构学应该是一门不断发展的学科。我们机构学研究人员应该坚持努力,为21世纪的现代机构学研究出谋划策。     

爬壁机器人研究现状及发展趋势

爬壁机器人是指能够依附在物体的表面进行多自由度移动并完成作业的机电系统，特别适用于执行特殊任务，因而具有良好的应用前景和广泛的市场需求。根据黏附机理的不同，爬壁机器人可分为负压吸附、静电黏附、仿壁虎干黏附、仿生湿黏附等类型。从黏附机理、应用范围以及黏附特点三个方面概述了爬壁机器人领域的国内外研究现状，为统一分析比较不同种类爬壁机器人的负载性能，提出基于比黏附能密度的机器人整体黏附性能分析方法，并为解决其大负载和小体积之间的矛盾提出新的材料和结构设计思路，分析微型爬壁机器人在航空发动机故障检测领域的应用前景，总结出其在材料智能化、驱动新型化、体积小型化和黏附机理协同化等方向的发展趋势。     

四足机器人机械系统虚拟设计及转弯机构理论分析

针对当前四足机器人机械本体多为刚性体的问题,将机器人机械本体作为一个柔性整体,进行了其机械系统的虚拟设计及转弯机构的理论分析.提出了四足机器人系统总体设计方案和整体机械结构组成,并讨论了其关键机构的设计.其中,重点讨论了机器人转弯机构的设计,通过理论分析得到脊柱弯曲控制函数和步长控制函数,配合行走机构实现了机器人的行走与转弯.     

六足机器人整机运动学分析及构型选择

六足机器人整机构型设计和整机运动学模型是机器人样机研制和行为控制的基础。利用GF集理论阐明了六足机器人整机构型设计的实质即为解决机械腿在机身平台上的布局问题,并基于仿生学原理给出了5种整机构型。介绍了一种三自由度并联驱动腿部机构,并利用闭环矢量链及求导的方法建立了基于该腿部机构的六足机器人整机运动学模型。本文给出了六足机器人整机运动学理论及仿真算例,推导出了速度、加速度的理论值及仿真值的拟合图。拟合结果表明:角速度、角加速度的理论值与仿真值的最大误差量级分别为10~(-2)(°)/s和10~(-3)(°)/s~2,验证了理论模型的正确性。基于该理论模型,绘制了不同构型下该并联驱动腿的六足机器人的工作空间分布图,选择了工作空间较大的两种整机构型,并对这两种构型下的六足机器人的运动学性能进行对比分析,选择了一种能够更好发挥该腿部机构综合运动能力的整机构型。本文的研究为该六足机器人的后续研究奠定了理论基础。所使用的整机运动学建模方法对其他六足机器人也实用。     

一种单室简易真空包装机系统的设计

介绍了基于AVR单片机的真空包装机的结构与功能；介绍了单片机控制系统的硬件系统结构和软件设计方法。实验运行表明，该单室真空包装机运行稳定、便于操作者操作、外型美观时尚，有着广阔的应用前景。     

微小管道机器人适应不同管径的3种调节机构的力学分析

针对内径为15 mm~20 mm的微小管道,设计了3种适应不同管径的常用调节机构。分析了凸轮推杆和丝杠螺母副调节机构的力学特性,并给出了计算结果,比较分析了各自的优缺点。根据实际需要,最终选用了丝杠螺母副调节机构,设计了能适应管径为15 mm~20 mm管道的机器人。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了机器人虚拟样机牵引力测试模型,仿真表明:该调节机构具有15 N左右的牵引力输出,且该调节机构的适应管径能力很好地满足设计需要。     

三维无模弯管机器人的设计与控制

为了避免弯管作业对于模具的依赖,设计了一种不需要模具的三维弯管机器人,其主体包括机械机构和控制系统.弯管机构设计简单、结构紧凑,可对管件连续加工,完成三维无模弯管加工.从结构设计、工作原理方面进行了分析,并对关键机构进行了设计和运动学分析.根据三维无模弯管的控制要求,对机器人控制系统的硬件、软件进行了设计,利用触摸屏、...     

一种新型非完整开链式欠驱动机械手臂设计

依据现有非完整力学原理和非线性控制理论,采用摩擦圆盘运动分解合成机构,设计了一种仅由两个伺服电机控制的多关节欠驱动机械手,这种多关节欠驱动机械手具有可控性。这种设计为研究开发轻型机器人、多指机械手、以及危险环境作业机器人和医疗机器人等方面提供了一个新的思路。