上海交大郭為忠教授團(tuán)隊(duì)提出基于運(yùn)動副幾何約束失效的機(jī)構(gòu)誤差發(fā)生新機(jī)制和建模新方法

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，上海交大機(jī)械與動力工程學(xué)院重大裝備設(shè)計(jì)與控制工程研究所郭為忠教授團(tuán)隊(duì)首次提出基于運(yùn)動副幾何約束失效的機(jī)構(gòu)誤差發(fā)生新機(jī)制，并提出機(jī)構(gòu)運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)(KEN)的新概念，進(jìn)而系統(tǒng)建立了具有理論完備性的機(jī)構(gòu)誤差建模新方法。該團(tuán)隊(duì)在國際機(jī)構(gòu)學(xué)期刊Mechanism and Machine Theory上發(fā)表了題為“A complete approach for error modeling based on failure of geometrical constraint and kinematic error node (KEN)”的研究論文。博士研究生李子岳為論文第一作者，郭為忠教授為通訊作者。
 

　　由于加工公差、裝配誤差、力的作用、溫度變化等因素，實(shí)際機(jī)構(gòu)不可避免地與理論模型之間存在差異，因此探索高效穩(wěn)定的精度解決方案成為當(dāng)前機(jī)構(gòu)學(xué)研究的重要課題。論文定義了運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)的概念，并將其作為機(jī)構(gòu)誤差分析的基本單元，建立了從運(yùn)動副和構(gòu)件的誤差源到機(jī)構(gòu)末端誤差的映射模型。
 

　　針對機(jī)構(gòu)的誤差溯源問題，研究團(tuán)隊(duì)從機(jī)構(gòu)學(xué)層面對機(jī)構(gòu)誤差的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，首次提出機(jī)構(gòu)發(fā)生誤差的本質(zhì)在于機(jī)構(gòu)約束的失效。根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成要素，團(tuán)隊(duì)將誤差源細(xì)分為運(yùn)動副幾何約束誤差、構(gòu)件幾何誤差和運(yùn)動副活動度誤差三類，從理論層面全面揭示了誤差的產(chǎn)生和作用機(jī)理，確保了誤差源的理論完備性，為機(jī)構(gòu)的完備誤差建模奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
 

　　針對機(jī)構(gòu)的誤差建模方法，研究團(tuán)隊(duì)首次提出運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)概念，并將其作為機(jī)構(gòu)誤差分析的基本單元。通過運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)模型，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)學(xué)層面誤差源及其誤差發(fā)生的真實(shí)物理因素/過程的解耦，進(jìn)而提出統(tǒng)一、通用、完備的遞歸性機(jī)構(gòu)誤差建模方法，為機(jī)構(gòu)的精度分析提供了完備的通用模型。
 

　　針對機(jī)構(gòu)誤差建模過程繁瑣且不直觀的問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了機(jī)構(gòu)運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)圖的繪制方法，通過串聯(lián)運(yùn)動鏈和并聯(lián)運(yùn)動鏈運(yùn)動誤差節(jié)點(diǎn)圖的繪制，清晰地展示出機(jī)構(gòu)的誤差源分布狀況，為研究人員提供了形象直觀的圖形化工具。
 

　　該論文對機(jī)構(gòu)誤差溯源和作用機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，首次實(shí)現(xiàn)了誤差建模中誤差參數(shù)的完備性。該研究提出的誤差建模方法作為一種誤差分析的通用框架，為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)的精度分析和精度綜合提供了更為系統(tǒng)深入的解決路徑，將有力推動機(jī)器人、智能裝備等現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的誤差分析、精度設(shè)計(jì)與性能標(biāo)定等領(lǐng)域深入發(fā)展。
 

　　郭為忠教授團(tuán)隊(duì)致力于解決現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)與并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)科學(xué)問題及其關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過基礎(chǔ)理論突破，推動機(jī)器人與航空航天等重大工程應(yīng)用領(lǐng)域的裝備創(chuàng)新發(fā)展，近年來在Mechanism and Machine Theory、ASME Transactions-Journal of Mechanisms and Robotics、ASME Transactions-Journal of Mechanical Design等期刊上發(fā)表30余篇論文。