摘要：在前期的研究结果—公理化系统设计本体模型的基础上,建立了本体驱动的复杂产品系统设计信息重用框架,该框架由本体层、系统设计信息表达层和工程学科设计信息层组成。其中,本体层指的是公理化系统设计信息本体模型;公理化系统设计信息表达层是本体层的实例;重用发生在表达层和工程学科设计信息层之间,采用多策略本体结盟技术实现重用。最后,搭建了系统设计信息重用框架软件平台,开发了重用插件,并以卫星太阳翼的系统设计为例验证了所提出方法的有效性,证明了通过所构建的重用框架,设计师在系统设计时能够自动匹配并重用卫星总装数据库中具有相似语义的数据,改善了系统设计信息和不同工程学科设计信息之间互操作困难的问题。

摘要：为解决由于实际产品设计过程和理想的仿真过程状态不一致而导致的产品设计复杂性预测不准确的问题,研究了基于数字孪生的产品设计过程及其工作量预测方法。构建了产品设计数字孪生系统五维结构模型。详细定义了虚拟空间的产品设计数字孪生模型,包括功能数字孪生模型、设计师数字孪生模型和设计活动数字孪生模型。从知识的角度出发,提出了产品设计工作量预测和功能变更传播分析方法,为产品设计复杂性管理提供了精准服务。最后,以微小卫星无线极光探测任务的系统设计为例证明了,通过所构建的产品设计数字孪生模型和系统服务,能够有效评估、预测和管理设计过程的复杂性。

摘要：针对工业生产中抓取薄壁易碎件的作业需求,提出了一种具有指掌协同特征的内撑式机械手构型。为了寻找合适的机械手手指作业参数,探索抓取过程中接触-碰撞时应力的变化规律,采用HyperMesh、LS-PrePost等软件集成建模的方法建立了机械手指的有限元模型,对有限元模型施加相应的约束、载荷、接触类型后,计算得到了手指与易碎件接触碰撞过程中的应力、应变云图。仿真结果表明:随着手指冲击速度的增大,易碎件所受的应力呈线性增大。速度在0.5~2.5 mm/ms变化时,应力增大为原来的3~4倍;随易碎件壁厚的增大,易碎件所受的应力逐渐减小。而在较小壁厚阶段,应力变化明显,壁厚0.5~1.0 mm时的平均应力变化是壁厚1.0~2.5 mm时应力的6~7倍;在机械手抓取易碎件的碰撞瞬间施加不同的加速度时,随加速度的增大,接触应力也相应增大,加速度在1.0~2.5 mm/ms^(2)时的平均应力变化是加速度0.5~1.0 mm/ms^(2)时的8~9倍。根据已有的仿真结果,通过建立Kriging代理模型,计算得到的不同壁厚、抓取速度条件下接触应力大小的预测模型,为确定不同状态下的机械手抓取参数、设计和优化手指结构建立了基础。通过构建实验系统,对相关仿真结果进行了实验验证,证明了仿真结果的正确性。

摘要：根据叶蜡石块生产压机特定的工作要求,设计了一种用于圆柱面内壁工件作业的内撑式抓取与下压装配机械手。该机械手主要包括内撑式三爪指系统和一个筒状手掌,手指系统与筒状手掌之间采用弹性连接;手指系统可以在装配作业中回缩与内藏于手掌内,以避让成型模腔中心的凸模。对机械手的结构与工作原理进行了介绍,对机械手关键参数的设计(包含内撑夹持力、稳定夹持物料转运条件、气缸驱动力的限制等)进行了论述。仿真分析与实验结果表明,该机械手可以满足特定作业对象的工作要求。相关研究为自动化装置的作业机械手的设计提供了新思路与实践。

摘要：集成式工艺规划与车间调度(IPPS)问题的研究对于制造系统整体性能的提高具有重要意义,综述与分析了近年来IPPS问题研究的发展现状。概述了IPPS的3种主要建模方法,分析了特定生产环境下工艺规划与车间调度进行集成的特殊性。从单目标优化与多目标优化两方面综述了IPPS求解方法的研究概况,分析了多目标IPPS求解方法研究中存在的问题。总结了不确定扰动下的IPPS问题及面向绿色制造的IPPS问题研究现状,分析了2种情况下IPPS模型构建和求解方法设计上带来的新问题。基于上述综述分析,展望了未来开展集成式工艺规划与车间调度问题研究的一些方向。

摘要：提出了一种仿生马构型的四足步行机器人,以用于马术辅助治疗。其单腿系统利用凸轮连杆组合机构驱动,具有两个驱动自由度,能够实现足端轨迹跨距与高度的调整。论述了凸轮连杆组合机构驱动的仿生马机器人结构与工作原理,开展了机器人的运动仿真研究。利用SolidWorks软件建立机器人模型,并导入到Adams软件中进行动力学仿真分析。通过运动规划给定电机驱动函数,实现了仿生马机器人的行走运动。进一步分析得到了机器人在抬腿和落地运动过程中,足端与地面之间的接触力变化规律及相应的运动轨迹变化趋势。针对仿生马机器人运动仿真中整体出现的跳动现象,提出了采用电机变驱动规律以改良跳动的措施。研究结果为该类机器人参数的优化设计及实用化提供了理论支持。

摘要：本文提出了一种含可预紧虎克铰铰链的新型3-R2H2S并联机器人。在其结构简化和一阶影响系数矩阵分析的基础上,将二阶影响系数矩阵引入全域性能指标中。通过设置不同的结构参数,对3-R2H2S并联机构进行速度和惯性力指标分析,讨论了在可达工作空间内机构尺寸变化对机构性能的影响,并绘制相关指标的等高线性能图谱,得到了机构性能的最优组合。该方法为该类型机器人结构优化设计和机构性能分析提供了理论依据。

摘要：为了满足客户对产品的多样化需求,在模块划分过程中从产品的定制化需求、产品功能、产品结构和绿色度等多视角考虑,提出了一种多视角的特征关联模块划分方法。首先,分析客户的多样化需求,研究关于模块划分的各视角特征信息并建立其相应的特征模型与关联矩阵。其次,利用层次分析法分析不同视角在设计过程中所占有的重要程度,依据不同视角的重要程度进行特征的关联。然后建立综合特征关联矩阵,采用遗传算法进行求解。最后,以冲击电钻为实例,建立其相应的产品模型且应用遗传算法对其进行模块划分,验证所提多视角特征关联模块划分方法的有效性。

摘要：针对制造车间生产过程中机器不同运行状态下的能耗协同优化问题,构建了考虑生产过程能耗的多目标绿色作业车间调度问题模型。该调度模型考虑到机器启/停能耗、机器预加热能耗、加工能耗、空载能耗、工件运输能耗、低压低频待机能耗以及生产辅助能耗对总能耗的影响,根据该模型特点设计了基于邻域排挤机制、改进拥挤距离计算方式和邻域搜索策略的改进NSGA-Ⅱ算法进行求解。最后,通过基准算例和实际工程案例进行测试,结果表明所构建的模型和改进NSGA-Ⅱ算法求解考虑生产过程能耗的多目标绿色作业车间调度问题是切实可行的,能够更加有效地指导实际车间生产。

摘要：针对初始种群对遗传算法求解作业车间调度结果影响较大的问题,提出基于关联规则的作业车间调度问题改进遗传算法(association rules improvement genetic algorithm,AR-GA),以提升算法性能。首先,在遗传算法种群初始化阶段借助关联规则获取基因序列中的频繁工序块;其次,在交叉阶段根据频繁工序块在待交叉种群的分布中设计3种交叉方式;最后,在变异过程中结合分段海明距离引导子代种群变异,并且在每次迭代后更新频繁工序块信息。标准案例测试结果表明,改进后的算法在求解作业车间调度问题时求解效率更高,稳定性更好。