序言:机构与机器人学
——现代机器与装备的创新利器
2022-01-01郭为忠,何凯
建立现代机器与装备的原始创新能力是现代产业获取自有知识产权、提升国际市场竞争力的核心手段,是我国实现由制造大国向制造强国顺利转变的必然要求。对于以机械运动作为功能实现手段的现代机器与装备来说,其原创研发的核心问题是其功能机理的探究及其机械运动过程的构思、规划与实现问题,这正是现代机构学与机器人学的核心研究议题。为推进理论与应用深度互动,促进现代机器与装备原始创新与研发相关理论、方法、技术和应用的进步,特组织“机构与机器人学——现代机器与装备的创新利器”专题,分两期刊出,以期读者了解和关注该领域的研究进展与发展趋势。
上海交通大学的科研团队[1]围绕轮式移动系统开展系统研究,针对崎岖地形翻越、垂立壁面爬升、地面全向移动等场景要求,提出了三模式变形轮、磁吸附轮、变参数全向轮等 3 类新型结构轮,及相应的轮式移动平台方案;中国科学院深圳先进技术研究院的科研团队[2]设计了一种具有壁面自适应能力的磁吸附爬壁机器人,为船舶货舱清洗过程中多壁面过渡问题提供了解决方案;中国科学院深圳先进技术研究院与日本国立电气通信大学联合组成的科研团队[3]在分析人手 16 种日常抓取动作功能性归类的基础上,设计了一种新型假肢手结构,仅用 3 个电机实现 11 种假肢手动作,有效克服动作多和轻量化的矛盾;华南理工大学的科研团队[4]基于主动加被动的仿生推进原理设计了两段主动刚体与两段被动顺从体相结合的新型欠驱动仿生机器鳗鱼,提出基于深度强化学习算法的机器鳗鱼控制方法;上海宇航系统工程研究所领头的科研团队[5]针对空间直立桁架结构的人-机协作装配任务,基于机构学原理进行桁架模块单元构型、桁架装配过程数学建模以及人-机协作的装配任务规划,为空间大型设施在轨构建提供技术原理支撑。上述工作将在本期刊出。
下一期将刊出文章分别介绍清华大学、俄亥俄州立大学、北京交通大学以及上海交通大学的科研团队的相关研究进展以及研究评述与展望,涉及变刚度机构、机构与艺术协同创新、机构创新促进新装备研发等主题。
机构与机器人学是现代机器与装备原始创新的基础理论工具,机构学原理不仅支撑机器与装备整机方案的创新研发,还是各类蕴含机械运动功能的装备模块、单元的开发,以及作业过程、动作的规划的技术工具。能否全面支撑我国顺利实现由制造大国向制造强国的根本转变,还需要机构与机器人学开展全面、深入、细致的研究工作。