人机时空共享协作装配技术研究综述

在智能制造发展趋势下产品生产过程越来越柔性化,具备高度灵活性和自动化水平的人与机器人协作已成为制造业关注的研究热点。在产品装配中,灵活性要求较高以及操作复杂的装配仍然需要人完成,而机器人具有操作可重复性好、高负载、准确性高的优势。在时间和/或空间共享环境下,利用机器人辅助工人装配,减少人体工程学压力和工人工作负荷,实现优势互补。基于这些认识,本文对时空共享的人机协作装配的研究进行综述。梳理了近年学者围绕4个热点,即人机协作之间的任务分配、人机协作意图识别、人机协作路径规划、人机协作装配系统的安全设置展开的现状研究,并对这4方面研究内容的发展趋势进行了探讨和展望。     

机器人型装备在航空装配中的应用现状与研究展望

机器人型装备具有自动化程度高、运动灵活性好、定位精度高以及生产布置柔性等诸多优势,在航空产品装配工艺环节具有广泛应用。从大型部件自动化对接、机器人装配理论、人机协作互动装配、柔性自适应工装夹具、人工智能辅助装配以及自动引导车等方面,综述了机器人型装备在航空产品自动化装配环节的应用现状。在此基础上,详细分析了机构构型在对接装配类装备中的演进历程与发展趋势,并从应用场景、技术成熟度以及装备性能等方面系统地比较了国内外航空工业在自动化装配领域的技术差距。最后,概括总结了航空装配中机器人型装备的技术挑战、发展趋势以及与工业4.0、智能制造等新兴技术相融合的发展机遇。     

移动工业机器人在飞机装配生产线中的应用研究

在总结移动工业机器人在飞机装配生产线等航空制造场景典型应用的基础上,重点分析了移动工业机器人多传感器融合的同步定位和建图、移动机器人导航控制、机械臂精度控制和数字化测量等关键技术,并对未来航空领域移动机器人的人机协作、多传感器数据融合、智能规划与决策、数字孪生体系等发展趋势进行了阐述。     

人机工程仿真技术在飞机零组件装配中的应用

随着飞机零组件装配逐渐由刚性装配变为柔性装配,装配流程的不合理问题日渐突出。在保证零组件装配工艺全面性的基础上,引入人机工程仿真来解决这个问题。通过介绍DELMIA人机仿真机理,利用DELMIA人机仿真模块建立人体模型。以某机型垂尾右壁板刚性装配需要为例,建立人机仿真评价过程,详细阐述人机仿真技术在刚性装配与柔性装配中的应用。     

航天员与类人机器人月面联合探测概念初步研究

介绍了人机联合探测中涉及的类人机器人、遥操作、人机共享控制、地面验证等技术发展现状;对月面类人机器人与航天员联合探测的概念进行了初步研究,规划出了月面人机联合探测系统结构、探测模式和探测任务等;并对类人机器人技术、人机协同操作技术、遥操作控制技术和地面仿真验证技术等关键技术进行了总结。     

基于大型客机操作程序的人机功能分配研究

依据"人机协作"理念,提出了一种民用飞机驾驶舱人机功能分配的优化方法,即通过人机系统的功能分类及自动化等级划分、飞行阶段任务分解,对操作程序进行重构并采用专家评价的方法对人机功能分配进行优化与评估。该方法对于大型客机驾驶舱人机界面的设计和飞行员操作程序的制定具有一定的参考价值。     

外骨骼机器人控制方法综述

外骨骼是一种结合了人的智能和机械动力装置的机械能量的一种人机结合的机器人,它可以辅助人承受负载,有效增强人的负重能力,帮助人们在各种复杂地形上面行走。外骨骼技术是一种复杂的人机技术,在国际上发展迅速,但在我国还处于起步阶段。文章介绍了外骨骼技术的研究现状,详细论述了外骨骼的控制目标和各种控制方法,希望引起研究人员对外骨骼技术发展的重视,促进我国在外骨骼领域的发展。     

直升机驾驶舱人机功效设计

直升机驾驶舱人机功效的设计主要是指有人驾驶的直升机。人机功效的设计成功与否直接影响到直升机的使用效能、驾乘安全性、可操纵性和可维修性。人机功效涉及面很广,在设计应用上它对整机及各个系统都有相关的技术要求,因此人机功效设计是一个多学科、集成的综合应用技术。本文重点就直升机驾驶舱的人机功效设计做如下探讨。     

机载大屏幕显示器人机工效及其标准初探

分析了国内外机载大屏幕显示器人机工效发展现状,介绍了机载大屏幕显示器人机工效的关键技术,简述了国内外标准发展情况,提出了制定我国机载大屏幕显示器人机工效标准的建议。     

基于三维模型的装配工艺参数化仿真技术研究

为了提高装配指令虚拟仿真的效率与准确度,满足并行装配设计的需求,通过对飞机典型装配工艺元素的分析,建立面向操作仿真的包含装配语义的装配工艺信息模型;并建立映射机制,将静态工艺信息模型自动转换为动态装配操作模型;同时以紧固件操作为例,建立了人机装配动作的参数化驱动方法,进而改变目前手工进行工艺仿真逻辑设置的模式,提高人机装配仿真的效率。     

Coactive design of explainable agent-based task planning and deep reinforcement learning for human-UAVs teamwork

Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are useful in dangerous and dynamic tasks such as search-and-rescue, forest surveillance, and anti-terrorist operations. These tasks can be solved better through the collaboration of multiple UAVs under human supervision. However, it is still difficult for human to monitor, understand, predict and control the behaviors of the UAVs due to the task complexity as well as the black-box machine learning and planning algorithms being used. In this paper, the coactive design method is adopted to analyze the cognitive capabilities required for the tasks and design the interdependencies among the heterogeneous teammates of UAVs or human for coherent collaboration. Then, an agent-based task planner is proposed to automatically decompose a complex task into a sequence of explainable subtasks under constrains of resources, execution time, social rules and costs. Besides, a deep reinforcement learning approach is designed for the UAVs to learn optimal policies of a flocking behavior and a path planner that are easy for the human operator to understand and control. Finally, a mixed-initiative action selection mechanism is used to evaluate the learned policies as well as the human’s decisions. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed methods.     

有翼高超声速再入飞行器气动设计难点问题

有翼高超声速再入飞行器是近年来的研究热点,气动设计是飞行器设计的关键。为了更清楚地认识有翼高超声速再入飞行器气动设计的难点问题,对有翼高超声速再入飞行器的发展、优势及总体任务剖面进行了介绍,从5个方面详细介绍了该类飞行器气动设计的难点问题,包括多约束复杂面对称气动布局设计、高温真实气体效应对气动特性影响、天地差异与天地换算方法、反作用控制系统(RCS)喷流干扰对气动特性的影响以及气动数据不确定度等,简要阐明了这些难点问题对总体设计的重要性以及初步的解决思路,为有翼高超声速再入飞行器气动设计提供了一些参考。     

基于飞机油箱模型形状特征油量测量切片步长选择方法研究

 在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明：该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。     

Simulation and Analysis of Crashworthiness of Fuel Tank for Helicopters

Crashworthiness requirement of fuel tanks is one of the important requirements in helicopter designs. The relations among the protection frame, textile layer and rubber layer of the fuel tank are introduced. Two appropriate FE models are established, one is for an uncovered helicopter fuel tank without protection frame, and the other is for fuel tank with protection frame. The dynamic responses of the two types of fuel tanks impinging on the ground with velocities of 17.3 m/s are numerically simulated for the purpose of analyzing energy-absorbing capabilities of the textile layer and protection frame. The feasibility of the current crashworthiness design of the fuel tank is examined though comparing the dynamic response behaviors of the two fuel tanks.     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

突破技术趋同，波音再现竞争优势

 波音公司面临着来自空客公司的巨大挑战,企业战略性创新才是公司成功的关键。为此波音公司的全部战略性研究集中在扩大产品的差异性上,体现在3个方面：电子化（e-Enabled）运营环境、整体复合材料机身部件的制造技术和支持波音787客机的全球协同环境（GCE）。     

The effect of inlet conditions on the flow and heat transfer in multiple rotating cavity with axial throughflow

This paper discusses experimental results from two different build configurations of a heated multiple rotating cavity test rig.Measurements of heat transfer from the discs and tangential velocities are presented.The test rig is a 70% full scale version of a high pressure compressor stack of an axial gas turbine engine.Of particular interest are the internal cylindrical cavities formed by adjacent discs and the interaction of these with a central axial throughflow of cooling air.Tests were carried out for a range of non-dimensional parameters representative of high pressure compressor internal air system flows(Re up to 5×106 and Rez up to 2×105).Two different builds have been tested.The most significant difference between these two build configurations is the size of the annular gap between the(non-rotating) drive shaft and the bores of the discs.The heat transfer data were obtained from thermocouple measurements of surface temperature and a conduction solution method.The velocity measurements were made using a two component,LDA system.The heat transfer results from the discs show differences between the two builds.This is attributed to the wider annular gap allowing more of the throughflow to penetrate into the cavity.There are also significant differences between the radial distributions of tangential velocity in the two builds of the test rig.For the narrow annular gap,there is an increase of non-dimensional tangential velocity V/Ωr with radial location to solid body rotation V/Ωr=1.For the wider annular gap,the non-dimensional velocities show a decrease with radial location to solid body rotation.      

Abnormal Shape Mould Winding

为解决网格化芯模的缠绕问题,本文提出了复合材料面片缠绕机理;接着详细分析了面片缠绕过程中的芯模凹曲面上纤维滑线和架空现象,应用微分几何曲面理论和空间几何理论,提出判据及其解决方案;最后,针对飞机发动机进气道的缠绕成型,编制缠绕控制程序并进行相应的实验,验证了面片缠绕方法的可行性。     

基于弯曲激波压缩系统的高超声速进气道反设计研究进展

总结了近十年来弯曲激波压缩研究的主要成果。提出了弯曲激波压缩系统的新概念,即利用特殊设计的楔形弯曲压缩面或空间弯曲压缩面,产生一系列与前缘弱激波相互交汇或叠加的压缩波系,从而使前缘激波弯曲,形成特殊的弯曲激波,它与波后的等熵压缩波来共同完成对气流的压缩。在此基础上,实现了由给定出口气动参数的超声速内流道反设计,实现了由给定压缩面压力分布和给定压缩面马赫数分布要求的型面反设计,实现了由给定激波波面的压缩型面反设计。研究证明,弯曲压缩面-弯曲激波压缩系统具有良好的综合气动性能,为高性能高超声速进气系统的气动设计提供了一种全新的设计方法。