《CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING》

中国机械工程学报

第４６卷第８期２０１０年４月

机械工程学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

Ｖｂｌ．４６Ａｐｒ．

ＮＯ．８

２０１０

《ＣＨ眦ＳＥＪｏＵＲＮＡＬｏＦＴⅥＥＣＨＡＭＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥｌＵＮＧ》

（中国机械工程学报，原《机械工程学报》英文版）

２０１０年第２３卷第２期目次、摘要事

基于作业过程分解的工业机器人运动规划

卜王辉刘振宇谭建荣

（浙江大学ＣＡＤ＆ＣＧ国家重点实验室杭州３１００２７）

摘要：目前工业机器人运动规划研究主要包括以最短运动时间为目标的轨迹规划和以寻找无障碍路径为目标的路径规划。在轨迹规划研究中，通常不考虑关节急动度约束，难以保证机器人运动的平稳性：在路径规划研究中．难以对复杂空间曲线路径进行跟踪处理，需要繁琐的机器人示教操作。针对实际生产中机器人在不同运动阶段所受约束不同的特点，将复杂的工业机器人作业分解为自由运动和约束运动两个子过程。针对自由运动过程，建立机器人关节最大速度、加速度、急动度受限的准梯形波和准三角波运动模型．在获取运动时间最短的作业轨迹的同时保证机器人运动的平稳性；针对约束运动过程，通过从工件ＣＡＤ模型提取出任务路径的数学描述，仅利用简单的示教操作即可实现机器人对复杂空间曲线路径的自主跟踪。在理论研究的基础上，开发了用于机器人弧焊作业的虚拟样机系统软件。所做研究改善了工业机器人运动的平稳性，增强了机器人对空间曲线路径的跟踪能力，有助于提高工业机器人运动规划的质量与效率。

关键词：机器人操作臂轨迹规划路径规划虚拟样机中图分类号：ＴＰ２４２．２

国家自然科学基金（５０８７５２３９，５０８３５００８）、国家重点基础研究发展计戈｜Ｊ（９７３

计划．２００７Ｃ＇Ｂ７１４００７）和教育部博士点基金（２００９０ｌｏｌｌｌ００４０）资助项目

变位欠驱动拟人机器人手指的研制

张文增车德梦陈强都东

（１．先进成形制造教育部重点实验室北京

１０００８４：

２．清华大学机械工程系北京

１０００８４）

摘要：机器人手指是机器人手的关键部件。主要分为灵巧手指和欠驱动手指两类。灵巧手指很灵活但是控制难度大，过于昂贵：欠驱动手指可以自动适应物体的形状来抓取物体，这一特点使欠驱动手指控制难度小、成本低，然而欠驱动功能使机器人手指很难足够灵活地抓取不同物体和完成各种手势。为了设计一种可以灵活抓取不同物体，能完成更多手势并且具有容易控制和维护特点的新型机器人手指．提出“变位欠驱动”（Ｇｅｓｔｕｒｅ－ｃｈａｎｇｅａｂｌｅｕｎｄｅｒ－ａｃｔｕａｔｅｄ，ＧＣＵ舢功能的概念，该功能将灵巧手指和欠驱动手指的优点结合起来：将预弯曲功能嵌入到欠驱动手指中。ＧＣＵＡ手指不仅能够执行自适应抓取功能，而且能够执行主动弯曲中部关节功能。基于此概念，设计出一种２关节ＧＣＵＡ手指，该手指由丝杆螺母传动机构、柔性件约束和带轮欠驱动机构组合而成。提出该手指的抓取原理分析及优化设计原则，讨论稳定抓取易滑脱物体重要问题，详细分析抓取过程的受力情况。研制出一个３关节ＧＣＵＡ手指，并采用该ＧＣＵＡ手指对不同物体进行抓取试验，试验结果表明ＧＣＵＡ手指能够有效实现预弯曲和自适应抓取功能，抓取过程稳定。ＧＣＵＡ手指在灵巧性和手势动作超过传统的欠驱动手指，同时比灵巧手指控制简单、成本低，成为介于灵巧手指和欠驱动手指之间的第３种类型的手指。关键词：机器人技术机器人手变位欠驱动预弯曲

自适应

中围分类号：ＴＨｌｌ胛２４

国家自然科学基金（５０９０５０９３）和国家高技术研究发展计划（８６３计划，２００７ＡＡ０４２２５８）资助项目

张力型柔性双稳态机构的３自由度伪刚体模型

陈贵敏高宏伟贾建援

（西安电子科技大学机电工程学院西安７１００７１）

摘要内容与实际刊登内容有出入时，以实际刊物为准。

万方数据

摘要：柔性双稳态机构具有两个独立的稳定平衡位置．广泛应用于开关、扣及阀等方面。在过去１０年中，已有较多关于柔性双稳态机构方面的研究．并提出多种该类机构，其中张力型柔性双稳态机构由于采用张力铰作为柔性构件，具有行程短和低能耗的特点。以往此类双稳态机构的设计是通过有限元法反复尝试完成的，开发周期很长。为了便于此类双稳态机构的设计与性能预测，通过将张力铰处理为固定导向片段并将它们的伸长等效为一个弹簧。建立一种３自由度伪刚体模型。使用虚功原理推导该伪刚体模型的力位移关系。该伪刚体模型的仿真所得力位移特性与样机试验所得力位移特性之间的比较表明，用该伪刚体模型既可以预测张力型柔性双稳态机构的双稳态特性、在第二稳态之后类似软弹簧的特性，以及从加工位置向反方向拉时表现出的类似软弹簧的力位移特性（称为反向特性）。这种３自由度伪刚体模型可用于设计和确定张力型柔性双稳态机构，与反复尝试的设计方法相比可大大减少开发时间。关键词：柔性双稳态机构伪刚体模型张力铰中图分类号：ＴＰ２４２

国家自然科学基金（５０８０５１１０）、国家教育部科学技术研究重点（１０９１４５）和中央高校基本科研业务费专项资金（ＪＹｌ００００９０４０１０）资助项目

微细电火花气中沉积加工的微螺旋结构

彭子龙１ ２迟关心２王振龙１，２

（Ｌ哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部

重点实验室哈尔滨１５０００１；

２．哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨１５０００１）

摘要：微细电火花沉积加工是金属材料微细结构制造的一种新方法，加工中充分利用工具电极的高损耗现象实现金属材料的沉积生长。目前．对微细电火花沉积加工的研究主要集中在沉积加工工艺方面．即主要研究沉积加工中所采用的工艺参数对沉积速度及沉积质量等的影响规律．而加工中不同放电能量密度对微细结构的成形影响方面还有待研究。在特定的工艺条件下。仅通过ｚ轴垂直方向的伺服进给运动，能够沉积出外径０．２０ｍｍ，线径０．１１ｍｌｎ、高３．７８ｍ／ｎ的微细螺旋结构：同时．在工具电极与工件表面成角度甚至克服重力的条件下，也可以沉积出这种微细螺旋结构。为研究微细螺旋结构的成形机理，利用有限元法对沉积加工放电点处的瞬态温度场进行数值模拟。模拟结果表明以下两个主要因素决定微螺旋结构的成形：一是不同的放电能量密度决定了不同的工具电极材料蚀除形式，二是不同蚀除形式的工具电极材料在放电通道中运动不同的受影响程度。加工中单个脉冲放电的能量密度越大，蚀除的工具电极材料粒子的质量越小，因此沉积粒子的运动趋势越容易受外力影响而改变，形成有序运动的趋势。分别采用能谱分析和金相分析方法对沉积材料的微观组织进行研究。研究结果表明，沉积材料的元素成分取决于工具电极材料．沉积材料剖面呈现明显的金属光泽，而且与基体结合紧密。所做研究在更好地理解微细电火花沉积加工的微观过程。增加这一微细电火花加工新方法的可控性等方面有积极的意义。

关键词：微细电火花沉积加工微螺旋结构成形机理微观组织分析中图分类号：ＴＧ６６ｌ

国家自然科学基金资助项目（５０６７５０４９）

薄板台阶断面件可冷压加工性的模拟及试验

卢险峰１李湖峰１章跃荣２周勇１

ｎ．南昌大学机电工程学院南昌３３００３１：２．江西省机械科学研究所南昌３３００４６）

摘要：现今生产实际中提出一种内孔和外缘均有台阶断面形状的薄板零件的需求，而传统的冲压分离工序只能实现板类零件其分离断面为直壁

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