【儀表網 研發快訊】近日，上海交大機械與動力工程學院重大裝備設計與控制工程研究所郭為忠教授團隊首次提出基于運動副幾何約束失效的機構誤差發生新機制，并提出機構運動誤差節點(KEN)的新概念，進而系統建立了具有理論完備性的機構誤差建模新方法。該團隊在國際機構學期刊Mechanism and Machine Theory上發表了題為“A complete approach for error modeling based on failure of geometrical constraint and kinematic error node (KEN)”的研究論文。博士研究生李子岳為論文第一作者，郭為忠教授為通訊作者。
由于加工公差、裝配誤差、力的作用、溫度變化等因素，實際機構不可避免地與理論模型之間存在差異，因此探索高效穩定的精度解決方案成為當前機構學研究的重要課題。論文定義了運動誤差節點的概念，并將其作為機構誤差分析的基本單元，建立了從運動副和構件的誤差源到機構末端誤差的映射模型。
針對機構的誤差溯源問題，研究團隊從機構學層面對機構誤差的產生機制進行了系統研究，首次提出機構發生誤差的本質在于機構約束的失效。根據機構的組成要素，團隊將誤差源細分為運動副幾何約束誤差、構件幾何誤差和運動副活動度誤差三類，從理論層面全面揭示了誤差的產生和作用機理，確保了誤差源的理論完備性，為機構的完備誤差建模奠定了堅實基礎。
針對機構的誤差建模方法，研究團隊首次提出運動誤差節點概念，并將其作為機構誤差分析的基本單元。通過運動誤差節點模型，實現了機構學層面誤差源及其誤差發生的真實物理因素/過程的解耦，進而提出統一、通用、完備的遞歸性機構誤差建模方法，為機構的精度分析提供了完備的通用模型。
針對機構誤差建模過程繁瑣且不直觀的問題，研究團隊提出了機構運動誤差節點圖的繪制方法，通過串聯運動鏈和并聯運動鏈運動誤差節點圖的繪制，清晰地展示出機構的誤差源分布狀況，為研究人員提供了形象直觀的圖形化工具。
該論文對機構誤差溯源和作用機制進行了系統研究，首次實現了誤差建模中誤差參數的完備性。該研究提出的誤差建模方法作為一種誤差分析的通用框架，為現代機構的精度分析和精度綜合提供了更為系統深入的解決路徑，將有力推動機器人、智能裝備等現代機械系統的誤差分析、精度設計與性能標定等領域深入發展。
郭為忠教授團隊致力于解決現代機構學與并聯機器人領域的前沿基礎科學問題及其關鍵技術，旨在通過基礎理論突破，推動機器人與航空航天等重大工程應用領域的裝備創新發展，近年來在Mechanism and Machine Theory、ASME Transactions-Journal of Mechanisms and Robotics、ASME Transactions-Journal of Mechanical Design等期刊上發表30余篇論文。
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