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搅拌摩擦焊混联机器人机构设计方法研究

批准号:
51475431
项目类别:
面上项目
资助金额:
84.0 万元
负责人:
李秦川
依托单位:
学科分类:
机器人与机构学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
李红军、江先志、柴馨雪、张宁斌、王中林、李寅翔、黄鹏成

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
搅拌摩擦焊技术被认为是焊接技术的一次革命,被广泛应用于航空/航天、汽车等产业。但现有搅拌摩擦焊装备仅能用于二维焊接,对大量复杂空间曲面焊接无能为力,只能采用空间多轴机器人来完成。然而,串联工业机器人的刚度不足以承受搅拌摩擦焊中巨大轴向力,必须采用并联机构来作为主机构。因此,如何根据搅拌摩擦焊的工艺特性综合出具有工程适用性的并联机构,并对该种机构进行尺寸优化设计,是当前并联机器人机构学亟需回答的重要问题。 本项申请根据搅拌摩擦焊工艺特性,提出不含球铰的RPR类并联机构构型综合方法,综合出具有期望性能的新构型;建立包含约束特性的RPR类并联机构的力/运动传递矩阵,提出对应于约束广义力传递性能评价的新指标及设计方法,最后通过研制原理验证样机,验证理论研究结果的正确性和合理性。项目研究成果对我国空间搅拌摩擦焊机器人装备的自主创新具有重要理论指导意义。
英文摘要
Friction stir welding (FSW) has been regarded as a revolution in welding technology. It has been applied in many industries such as aerospace and automobile.But current FSW equipments can only perform two dimensional welding. Most complicated weldings in spacial surface require employment of multi-axis robot. However, the stiffness of serial industry robot is not enough to support the huge axial force in FSW. Parallel mechanism is thus proposed to be employed as major mechanism. Hence, two questions in theory of parallel mechanism are identified. The first question is how to synthesize parallel mechanisms suitable for FSW features. The second question is how to optimize the link parameters of the selected parallal mechanism. This proposal aims to propose a method for synthesize RPR-equivalent parallel mechanism without spherical joint based on features of FSW and invent new architectures with desirable performance. Then force/motion transmission matrix that contains constraint information will be established. New index and design method will be proposed for evaluating transmission of constraint force. A prototype will be developed to testify the theoretical results. The achievements of this project will be important theoretical guidances for self-innovation of space FWS robot in China.
搅拌摩擦焊技术被认为是焊接技术的一次革命,被广泛应用于航空/航天、汽车等产业。但现有搅拌摩擦焊装备仅能用于二维焊接,对大量复杂空间曲面焊接无能为力,只能采用空间多轴机器人来完成。然而,串联工业机器人的刚度不足以承受搅拌摩擦焊中巨大轴向力,必须采用并联机构来作为主机构。因此,如何根据搅拌摩擦焊的工艺特性综合出具有工程适用性的并联机构,并对该种机构进行尺寸优化设计,是当前并联机器人机构学亟需回答的重要问题。 本项申请根据搅拌摩擦焊工艺特性,提出不含球铰的2转1移适用于搅拌摩擦焊的并联机构构型综合方法,综合出大量具有期望性能的新构型;建立包含约束特性的RPR类并联机构的力/运动传递矩阵,提出了冗余驱动下运动/力传递性能评价的新指标及设计方法,最后通过研制一台三自由度冗余驱动搅拌摩擦焊并联机器人原理验证样机,验证了理论研究结果的正确性和合理性。相关研究成果目前在本领域国内外主流期刊上发表论文共15篇,获发明专利授权2件,实用新型专利授权5件。项目研究成果对我国空间搅拌摩擦焊机器人装备的自主创新具有重要理论指导意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.3901/jme.2018.11.151
发表时间: 2018
期刊: Jixie Gongcheng Xuebao/Journal of Mechanical Engineering
影响因子: --
作者: [He L., Tu Y., Ye W., Li Q.]
通讯作者: Li Q.
Tex3: An 2R1T Parallel Manipulator with Minimum DOF of Joints and Fixed Linear Actuators
Tex3:具有最小关节自由度和固定线性执行器的 2R1T 并联机械手
DOI: 10.1007/s12541-018-0026-y
发表时间: 2018-02
期刊: International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
影响因子: 1.9
作者: [Xu L., Li Q., Tong J., Chen Q.]
通讯作者: Chen Q.
DOI: --
发表时间: 2015
期刊: 机械工程学报
影响因子: --
作者: [柴馨雪, 项济南, 李秦川]
通讯作者: 李秦川
A hybrid robot for friction stir welding
搅拌摩擦焊混合机器人
DOI: 10.1177/0954406214562848
发表时间: 2015-10-01
期刊: PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE
影响因子: 2
作者: [Li, Qinchuan, Wu, Weifeng, Wu, Chuanyu]
通讯作者: Wu, Chuanyu
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    人形机器人拟人化运动的学习方法和控制策略
    • 批准号:
      D25E050002
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      李秦川
    • 依托单位:
    大型航空结构件高效加工并联机器人设计理论与方法
    • 批准号:
      51935010
    • 项目类别:
      重点项目
    • 资助金额:
      300.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      李秦川
    • 依托单位:
    少自由度并联机构拓扑结构性能评价方法研究
    • 批准号:
      51075369
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      李秦川
    • 依托单位:
    二元超冗余机器人构型综合及动力学特性分析研究
    • 批准号:
      50605055
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      李秦川
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金