我校教師論文入選《機械工程學報》2022年第11期最受關注論文推薦

發(fā)表時間：2023-04-15

近日，我校機電工程與自動化學院機器人團隊盧清華教授等撰寫的論文《基于柔順鉸鏈拓撲優(yōu)化的橋式位移放大機構設計、分析與實驗測試》入選《機械工程學報》發(fā)布的2022年第11期最受關注論文推薦。

盧清華教授等人表明柔順橋式位移放大機構被廣泛用作精密定位與微納操作裝備的傳動機構，其設計與建模問題是精密工程領域的研究熱點。傳統(tǒng)研究并未解決配置何種拓撲結構的柔順鉸鏈能設計出具有最優(yōu)輸出特性的橋式位移放大機構的問題，而現(xiàn)有的柔順鉸鏈拓撲優(yōu)化研究一般不考慮實際柔順機構的內力分布特性，影響了拓撲優(yōu)化結果在實際柔順機構中的應用效果。對基于柔順鉸鏈拓撲優(yōu)化的橋式位移放大機構進行了設計、分析與實驗測試。首先，在柔順鉸鏈拓撲結構未知的條件下，分析橋式位移放大機構的內力分布特性。結合內力分布特性與變密度法，以最大化柔度為目標函數(shù)，對柔順鉸鏈進行拓撲優(yōu)化設計，從優(yōu)化柔順鉸鏈拓撲結構層面提升機構輸出特性。在不同體積約束條件下，橋式位移放大機構柔順鉸鏈的拓撲優(yōu)化結果均呈V字型結構。然后，運用矩陣位移法、卡氏第二定理與并聯(lián)機構柔度矩陣的關系，對V字型柔順鉸鏈進行靜力學建模。結合V字型柔順鉸鏈柔度矩陣、橋式位移放大機構內力分布特性與串聯(lián)機構柔度矩陣的關系，推導出基于柔順鉸鏈拓撲優(yōu)化的橋式位移放大機構輸出位移與輸入力之間的解析關系，并對機構進行尺寸優(yōu)化設計，進一步提升機構輸出特性。有限元仿真與實驗測試驗證了橋式位移放大機構柔順鉸鏈的拓撲優(yōu)化結果、V字型柔順鉸鏈靜力學建模與機構尺寸優(yōu)化設計的有效性。

（機電工程與自動化學院）