国家自然科学基金机械工程学科资助项目（青年科学基金、地区科学基金）摘要汇编.pdf

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1、国家自然科学基金机械工程学科资助项目（青年科学基金、地区科学基金）摘要汇编（2010 年）目次青年科学基金项目E0501（机构学与机器人）基于嵌入式柔性驱动单元（E C D U）的仿生机器鱼柔性胸鳍研究.1差步加速迭代浅水潜器抗涌流行为综合控制研究.1利用人体自然开口的机器人辅助无创手术内窥镜的设计制备研究.2基于螺旋理论的解耦并联机构型综合方法及新机型综合.2气吸式割前脱联收机惯性分离室工作机理及优化研究.3高速空间并联式坐标测量机非线性弹性动力学行为分析与优化.3面向海洋剪切流测量的水下滑翔器设计方法与鲁棒控制研究.4串并混联拟人机械腿的力约束及动载协调分配问题研究.4基于钩爪的爬壁机器人

2、建模与控制方法.5主动式伴舞机器人与人类舞蹈者的高级协调运动研究.5混合动力四旋翼小型无人直升机驱动机理与飞行控制方法研究.6基于等效机构轨迹规划的含间隙机器人混沌抑制理论、方法及其应用研究.6排水管道检测机器人关键技术研究.7E0502（传动机械学）齿面动态磨损与含磨损故障的传动系统非线性特性研究.7永磁交流伺服驱动精密齿轮传动系统机电耦合振动特性研究.8飞机自馈能式电液一体化刹车系统研究.8海水液压人工肌肉驱动的水下作业机械手关键技术研究.9基于动网格技术重型静压轴承耦合场分析及动态性能预测.9气动仿生机械中热致动微型气动先导阀的结构原理与控制策略研究.1 0基于管道动态特性的轴向柱塞泵流

3、量脉动机理及测试理论研究.1 0基于预测控制的多模式机电复合传动功率流管理策略研究.1 1磁流变液传动系统动力学演变过程的多尺度模拟.1 1E0503（机械动力学）轮胎极限工况下力学特性预测的理论研究及试验验证.1 2具有非连续冲击和摩擦行为的多体截割系统动力学特性研究.1 2基于压电宏纤维复合材料的车身结构主被动混合抑振技术研究.1 3带弹性支承的颗粒碰撞阻尼器的减振机理及动力学特性研究.1 3高速列车过隧气压爆波预测及外形优化研究.1 4基于磁流变技术的地铁轨道隔振器参数优化与控制.1 4基于无线声发射传感器网络的在役风电叶片健康监测与损伤预测研究.1 5基于半监督流形学习的非线性故障诊断

4、方法研究.1 5等效载荷与降噪技术融合的高速列车轮对轴箱装置早期故障在线诊断的研究.1 6基于电弧能量信号时频特征的多电弧高速埋弧焊质量监控方法研究.1 6发动机惯性参数与激励力识别及其故障诊断方法研究.1 7基于裂纹动态生存分析的风力机叶片疲劳损伤辨识研究.1 7基于级联随机共振的变工况针刺机状态辨识理论与方法研究.1 8低速重载行星齿轮箱故障诊断的理论与技术.1 8基于模型的转子无试重失衡参数辨识技术研究.1 9机械系统故障非线性过程的双时间尺度诊断方法.19设备状态非平稳流形分析及诊断方法研究.20油气储运 设备链”瞬态过程的耦变规律及其故障的自组织诊断方法.20强侧风对高速列车外流场瞬

5、态气动特性及行车安全性影响研究.21平稳随机激励下平顺性最优非线性车辆悬架特性算法研究.21高速公路汽车行驶环境及状态实时感知与判断技术研究.22转子系统热弯曲及其伴生故障的机理研究.22基于滚动时域优化的车辆传动系综合控制研究.23基于胎体变形胎内传感测量的轮胎-路面摩擦系数实时估计方法研究.23半挂汽车列车横向稳定性多目标重构控制策略与统一框架研究.24基于电动轮式的多轴汽车转向及车轮驱动控制的研究.24基于多系统集成的汽车底盘稳健设计研究.25基于子结构耦合的高速铳削稳定性快速判定.25基于动力学性能的高速列车线路运行适应性研究.26轮轨非对称接触及其对轨道车辆动力学性能影响.26多因素

6、作用下图速板带轧机传动系统非线性扭振动力特性与稳定性研究.27冲击能量的非线性收集机理及持续微能供电技术研究.27起重机吊重系统动力学行为及状态空间重构研究.28电动汽车线控转向系统优化控制及容错机理研究.28基于多场耦合分析的海上风力发电机极端工况系统运行失效风险分析研究.29基于多中心理论的汽车底盘关键电控系统综合匹配控制研究.29E0504（机械结构强度学）弹塑性状态下复合型疲劳裂纹扩展研究.30无机阻尼涂层对航空发动机薄壁构件振动的被动抑制特性及机理的研究.30超超临界机组高温部件棘轮损伤机理及寿命预测方法.31爆炸容器绝热剪切瞬态演化过程与断裂形貌预测.31微米尺度下互连焊点断裂和疲

7、劳失效的理论建模及算法研究.32功能梯度材料压力容器结构强度设计新方法研究.32载荷相关多部位损伤零部件可靠性系统化建模与损伤行为研究.33多失效模式下耦合故障转子系统的可靠性与优化方法研究.33温度效应下变长度绳索内部螺旋钢丝的微动响应基础研究.34基于信息融合方法的大型旋转机组安全评价技术研究.34不同提离交叉模式下脉冲涡流无损检测中提离不变特性研究.35多层结构蠕变和微裂纹扩展行为的无损检测和定量评价.35E0505（机械摩擦学与表面技术）表面引发聚合制备水凝胶薄膜及其摩擦学性能研究.36微/纳器件电极材料界面力-电耦合效应的基础研究.36基于润湿性可设计的聚合物动密封材料损伤机理研究.

8、37类金刚石膜结构相变、界面膜形成及超低摩擦机理.37表面引发聚合制备水凝胶薄膜及其摩擦学性能研究.38表面织构控制摩擦振动噪声的机理研究.38类石墨自润滑膜的表/界面结构设计及摩擦学行为研究.39大型滚动轴承寿命的结构尺度效应研究.39密集颗粒体-表面摩擦系统的力链演变及其控制.40高速列车轮轨滚动函数型摩擦系数研究及其对轮轨表面损伤的影响.40无渣轨道扣件系统松动的摩擦学机理研究.41纳米多层类金刚石/硫系固体润滑薄膜的制备及其摩擦学性能与机理研究.41钛合金表面微孔陶瓷化及其生物摩擦学行为研究.42端面扭动摩擦副的磨损疲劳耦合效应研究.42软金属/类陶瓷复合自修复膜的摩擦原位制备、主动控

9、制与机理.43密封环高速重载接触行为的多尺度建模与耦合计算.43非接触式机械密封间隙中的杂质颗粒两相流动研究.44密封面相对转速可控型机械密封关键技术研究.44高参数机械密封多场耦合动态模型与液膜润滑稳定性研究.45等离子体调控聚合仿生界面的增强水润滑作用机理研究.45聚合物表面褶皱的摩擦学设计及性能研究.46仿生自清洁表面对冻黏效应的影响规律及机理研究.46Si3N4、C u双相晶界调制复合强韧化TiAlN涂层机理研究.47柔性纤维介质定向外力作用下电沉积锲镀层的形成及强化机理研究.47环境自适应类富勒烯基碳涂层的设计及摩擦学性能研究.48石墨烯增强超高分子量聚乙烯人工关节软骨材料的制备及摩

10、擦学性能研究.48E0506（机械设计学）面向产品功能的三维公差设计与优化方法研究.49随机突变载荷下的TBM刀具布置与刀盘盘体结构耦合设计方法.49一次性机械设计理念及典型零件一次性机械设计方法研究.50性能驱动复杂成套装备设计关键技术及其在综采成套装备中的应用研究.50产品创新设计中区域文化意象的建模技术研究.51椭圆齿轮行星系分插机构的数字化设计、分析及其实验研究.51谷物气流清选气固两相流模型研究及高效节能清选装置设计.52面向船舶动力装置维修性设计的人因势场建立理论与优化方法.52三维可变孔轴形状耦合径向轴承动力润滑特性及设计理论研究.53分离式卫星的模块群在轨动态布局设计理论与方法

11、研究.53基于基因工程的采摘混联机构构型综合与进化优选系统的研究.54车身动态设计优化中的快速CAE方法.54融合制动感觉一致性和制动稳定性多目标协调控制的纯电动汽车电液复合制动耦合系统机理研究.55面向大型复杂产品概念设计的知识可拓重用关键技术的研究.55基于变Knudsen数气流3 维模拟的低压腔室多目标优化设计方法研究.56基于功能表面的生长型设计理论及技术研究.56基于模糊稳健设计的机床动态精度分析与反演方法研究.57设计意图驱动的汽车装焊设备自然语音几何建模.57复杂产品设计中基于不确定性信息的知识表示和评价.58基于多领域耦合作用关系识别的复杂机械产品智能计算驱动机制研究.58硅基

12、加工微推进系统一体化设计方法研究.59基于设计认知的创意知识表达与获取方法研究.59基于多域互用的复杂装备跨尺度再设计技术.60产品平台的柔性化设计理论、方法及应用研究.60多流传动系统负载优化匹配的综合裕度函数和参数化模型研究.61融合主动转向和电动助力转向功能的新型动力转向系统机理研究.61成本元驱动的复杂机电产品设计过程经济性求解与演化方法研究.62E0507（机械仿生学）III仿鲤鸟跨海空界面航行的变结构设计理论研究.62基于甲虫材料的轻质强韧耐磨仿生材料的研究.63基于视网膜皮层映射的巡线无人机仿生视觉机理研究.63基于鹃体表特性的仿生主动吸能减振结构作用机理与调控机制研究.64面向

13、两栖应用的青蛙仿生机器人运动机理研究.64基于生物止裂功能的轨道车辆制动盘仿生耦合抗疲劳设计与制备.65编织型食管支架介入耦合系统的力学行为优化与测试方法的研究.65鲨鱼表皮纳界面与微形貌合成生物复制基础研究.66基于隐马尔科夫模型的三维人体解剖点自动标识研究.66基于驾驶员神经肌肉力学特性的转向舒适性研究.67基于驾驶员操作行为和生物电信号的疲劳驾驶早期预警方法研究.67E0508（零件成形制造）纳米晶石膏型微熔模铸造成形及微尺度流动规律研究.68网格高筋整体壁板压弯成形建模仿真与路径优化技术研究.68塑性变形相关的不同加载路径下板料屈服准则与强化模型的建立.69铝合金管材磁脉冲辅助内高压成

14、形机理研究.69非晶合金在微成形过程中的流动与摩擦行为研究.70超塑性大延伸率变形力学机制的理论和试验研究.70基于试件图像分析的超塑胀形实验测量与力学解析研究.71滑动摩擦拖覆自润滑复合叠层陶瓷拉拔模具及其减摩抗磨性能研究.71实现钛合金精确锻造的工艺条件优化方法研究.7222MnB5/H340LAD（超）高强钢激光拼焊板热冲压关键理论研究.72超高强度双相钢薄板冲压成形过程中的切向韧性断裂行为研究.73亚热精锻过程中多参数可变摩擦模型及其应用研究.73复杂形状叶片精密成形的预锻形状拓扑优化算法研究.74微孔发泡注塑成型形态与制品性能数值模拟.74厚壁深槽环件复合轧制成形机理与技术基础研究.

15、75基于Dual-Kriging代理模型的稳健设计新方法及在板料成形中应用研究.75大尺度轴类零件连续纵轧成形技术基础研究.76大型锻件高温扩散的均匀化机制及其影响的研究.76近液相线模锻制备镁合金半固态坯及触变模锻成形研究.77基于成形缺陷预测和在线辨识的板材渐进闭环成形技术基础研究.77板级焊点结构的热疲劳性能与机械疲劳性能研究.78高强铝合金复合超音频脉冲方波变极性氧弧焊接质量控制机理研究.78激光脉冲与M IG电弧相位匹配的镁合金复合焊接熔滴过渡热、力耦合研究.79可控分流M1G-TIG双面焊耦合电弧特性及其熔滴过渡机制研究.79低能量激光诱发多层纳米膜自蔓延反应的放热控制机制.80基

16、于超声Lamb波法多栅格钎焊结构缺陷的检测研究.80超声诱发粗晶纯铝细丝塑性挛晶变形机理的透射电镜研究.81全 IMC焊点界面反应机理及微观力学行为研究.81基于被动视觉的P-GMAW熔池表面形貌三维重建研究.82过渡金属碳化物WC在钛合金熔池中的自抑制分解行为.82镀锌钢薄板间接电弧熔滴焊电弧行为及熔滴过渡机制研究.83CMT焊接熔滴过渡动态过程模拟与熔池流体动力学行为.83基于粗糙集和旋转电弧传感的窄间隙MAG智能焊缝跟踪方法研究.84高致密度Mo-Cu复合材料与不锈钢扩散-钎焊接头微观结构及蠕变行为研究.84IV旋转电弧窄间隙横向焊接熔池行为与控制研究.85纳米焊接技术拟实研究.85富氮

17、混合气体对高功率激光焊光致等离子体的抑制机理研究.86基于激光超声的搅拌摩擦焊接头缺陷表征及机理研究.86A12O3陶瓷反应金属化及其与铝合金扩散钎焊机理研究.87摩擦焊接头塑性变形产热机制与温度场演变规律研究.87气流辅助增强匙孔激光焊的熔深增加机理研究.88复杂结构高韧性SiC陶瓷基复合材料零件制造新方法的研究.88激光立体成形制备多孔钛合金生物植入材料的基础研究.89外加电磁拘束作用下GMAW堆焊再制造熔敷焊道控形机理研究.89E0509（零件加工制造）旋转轴系转子轴超声导波在线健康监测及其换能器研究.90中间尺度零件的微细切削与车集成加工方法.90基于微量纳米颗粒悬浮液射流冷却的磨削相

18、关机理研究.91单晶硅棒高效精密切片加工新技术的基础研究.91淬硬钢高速精密车削加工表层特征形成机理及性能研究.92高性能均热板多支路回流型吸液芯优化设计与加工机理研究.92空心陶瓷球颗粒成孔与增强复合结合剂立方氮化硼砂轮.93原位法制备cBN涂层刀具的机理及切削性能研究.93基于切削环境空气质量安全控制的微量润滑切削技术研究.94用于高速切削难加工材料的微叠层复合刀具研究.94水润滑条件下CVD金刚石薄膜摩擦学性能及其工具应用研究.95溥彳牛铳削稳定性分析.*.95复杂薄壁零件多轴加工的过程模型、演化规律与控制方法.96高速铳削表面完整性疲劳行为及工艺控制模型研究.96银基高温合金高效预应力

19、切削工艺的优化研究.97微细电火花加工均匀损耗电极的制造技术研究.97高熔点热粘合金微细通道电火花加工关键技术研究.98纵扭共振超声深滚加工机理研究.98流场动态分析与主动分流的复杂曲面构件电解加工技术研究.99环形微线电极单向走丝微细电解线切割技术研究.99超声辅助热浸镀铝一微弧氧化绿色再制造关键技术研究.100自校准的曲面仿生复眼制造技术研究.100软脆红外薄膜纳米精度化学机械抛光理论及关键技术.101圆弧刃金刚石刀具刀尖圆弧圆度纳米级检测技术的研究.101无亚表层损伤的水基微/纳超精密抛光的关键技术与机理.102流变特性可控磨粒流精密抛光异型曲面加工机理与关键技术.102基于弹性波传递效

20、应的杯形波动陀螺设计理论及制造技术研究.103激光辐照构造氧化锌薄膜红、绿、蓝发光图形机理与关键技术研究.103增强激光近场中化学气相沉积碳纳米管可控生长.104激光-电弧复合焊热循环致高强铝合金接头软化的机理研究.104自由曲面零件表面微结构的跨尺度激光精密加工关键技术基础研究.105面向厚板的窄间隙非自熔性激光多道焊接基础研究.105SOFC电极纳米化液料等离子熔射精细修饰及电化学性能提升机理.106填充热丝激光焊接过程稳定性及其关键技术的研究.106飞秒激光直写高性能光子晶体光纤光栅研究.107VE0510（制造系统与自动化）基于能量和物质流的巨型锻件制造过程的信息流网络建模及控制.10

21、7基于多层模糊控制的交叉耦合补偿方法的研究及应用.108点-线扫掠运动设计的NURBS方法及其在五轴数控加工中的应用.108面向航空整体结构件高速加工的三坐标并联动力头控制策略与实验研究.109基于压电叠堆的高速电主轴振动主动控制研究.109基于BA模型的制造资源服务组合网络建模与动力学特性研究.110自由曲面自动铺丝路径规划理论与方法的研究.110基于语义的跨学科协同制造资源优化配置研究.111三角网格曲面上高效加工轨迹规划的黎曼测地推进方法.111基于虚拟现实的个性化口腔颌面外科医疗辅具的数字化制造与实验研究.112制造工艺领域知识变粒度重用方法研究.112微小金属非均质件熔滴/粉末按需喷

22、射沉积制造的基础研究.113基于网络离散事件序列的数字制造网络故障诊断方法研究.113基于动态重构和维护的多工序生产系统运行决策及控制研究.114信息未确知的制造装备低碳优化设计理论及方法研究.114集成式工艺规划与车间调度问题的理论、方法及其扩展研究.115面向精益生产的离散制造系统动态调度方法研究.115面 向“云制造”的底层加工装备云端化方法研究.116E0511（机械测试理论与技术）基于范畴论的产品儿何特征规范与认证集成智能平台研究.116基于离散元素法的球磨机介质运动分析及应用研究.117基于形貌运动配准分析的精密轴系回转误差检测新方法研究.117基于无衍射光的大景深视觉检测方法研究

23、.118基于细粒度并行计算模型的动态物体在线三维测量关键技术研究.118并行敏感液体特征参数的声板波虚拟阵列器件研究.119超精密加工原位测量中异类光学传感器融合关键技术的研究.119汽车零部件可重构力学试验系统关键技术研究.120基于种新原理的公差与配合热误差补偿方法理论及应用研究.120基于数字相移和双目视觉的非朗伯体表面测量方法研究.121基于ICT固体发动机缺陷特征参数体空间精确测量技术研究.121基于2D-SAFT的复杂型面构件超声检测方法研究.122旋转机械振动瞬时特征向多目标状态映射的可视化研究.122过完备有理双树复小波变换及其在机械故障诊断中的应用研究.123球膜光学微纳牛力

24、检测原理研究.123基于光学相控技术的精密扫描测量研究.124基于误差转换的时栅角位移传感器自标定和自校准方法研究.124基于结构方程模型的双直线龙门高速进给轴热误差建模研究.125E0512（微/纳机械系统）玻璃基纳米孔跨尺度制造的关键技术与基础理论的研究.125基于家蚕吐丝现象的仿生微通道模型与制作方法研究.126基于聚合物光致分解膨胀的SED显示器电子发射源纳米缝阵列制造工艺研究.126局部磁场微调式电磁随动高精密驱动方法与动态特性研究.127基于挠曲电效应的环境振动能量收集微纳米复合阵列研究.127基于剪应力检测的新型石英微陀螺设计理论与关键工艺研究.128VI基于太赫兹超常媒质谐振型

25、NEMS生物传感器的基础研究.128飞秒激光引发硅和玻璃内部残余应力应变形成的过程.129集成光子器件耦合封装的失效机理研究.129基于红外椭偏光谱的高深宽比深沟槽结构侧壁形貌参数测量方法研究.130芯片封装中非牛顿流体定量微挤出过程关键技术研究.130非球面透镜模具在机测量的新方法研究.131面向SWCNTFET大规模制造的浮动电势介电泳装配方法研究.131超精密磁浮直线运动的非线性耦合建模与解耦控制研究.132防冰微纳复合结构研究.132地区科学基金项目高速列车隧道内诱发车体横向振动非定常流动的大涡模拟.133高温场变环境多孔金属声能耗散机理与转化机制研究.133兆瓦级风能发电机组叶片的动

26、态特性研究与寿命预测.134超常湿热环境下纤维金属层板界面端断裂机理的研究.134基于点焊结构的机械性能梯度缺口件疲劳损伤与寿命预测研究.135丫钛铝合金高温低周疲劳和断裂机理研究.135铁磁机械构件早期损伤磁记忆检测方法的研究.136基于非线性振动的多失效模式水轮发电机组混合可靠性研究.136植物磨料对金属材料摩擦磨损机理及减磨技术研究.137重载循环冲击下新型滚滑轴承的机制及摩擦润滑设计基础研究.137丘陵地区木薯块根收获机械基础理论与设计方法.138风力机适应性叶片的仿生学研究.138基于嫡产分析的煮糖过程糖膏循环流动的动力特性研究.139产品形态意象造型智能设计关键技术研究.139管材

27、径压胀形的加载路径与成形性的研究.140列车转向架焊接接头表面纳米化机理及其疲劳性能研究.140铝合金熔焊对接接头动载大变形及失效机理研究.141基于傅里叶变换轮廓术的铝极就弧焊熔池表面高度测量研究.141大型复杂工件现场再制造中机器人拟人化加工机理研究.142超声椭圆振动协同化学作用辅助固结磨粒高效超精密研磨大直径硅片技术.142短电弧加工过程中等离子体热压缩效应下的材料去除机理研究.143合作需求规划框架下多机器人全局时空最优协调控制.143汽车及飞机模具数字化快速修复与再制造技术.144基于信息燃的制造系统复杂性及其度量研究.144基于复杂加权网络的产品开发过程演化模型及网络性能分析.1

28、45扰动磁场检测机理的理论分析与试验研究.145激光作用固液界面物质的微尺度热力效应研究.146微型二冲程摆式内燃机燃烧机理研究.146VII学科代码1：E0501（机构学与机器人）项目批准号：No.51005006基于嵌入式柔性驱动单元（E C D U）的仿生机器鱼柔性胸鳍研究项目负责人 张利格（依托单位：北京航空航天大学；Email:）项 目 摘 要 研究表明，胸鳍的柔性可以显著提高机器鱼的推进效率（最高可以提升36%）。目前对于仿生机器鱼胸鳍的研究多为刚性，柔性胸鳍方面的研究开展缓慢，制约机器鱼推进效率难以进一步提高。本项目基于仿生学原理，提出利用嵌入式柔性驱动单元（ECDU）开展扑翼式

29、机器鱼柔性胸鳍设计的研究方法。在对仿生原型的运动学模型、骨骼结构、柔度变化与推进效率关系等研究的基础上，对驱动器与柔性机构的一体化设计、胸鳍的分布式柔性实现方法等关键技术攻关，在仿生机器鱼的胸鳍分布式柔性技术研究上取得突破性进展，实现扑翼式机器鱼柔性胸鳍的创新设计。本项目的研究成果旨在解决扑翼式机器鱼因柔性不足而导致推进效率低的问题。也进一步丰富了全柔性机构的研究和应用范畴。学科代码1：E0501（机构学与机器人）项目批准号：No.51005142差步加速迭代浅水潜器抗涌流行为综合控制研究项目负责人唐智杰（依托单位：上海大学；Email:）项目摘要潜器在浅水域中执行监测等作业任务时.，不可避免

30、地受到复杂涌流干扰，致使其运动状态发生剧烈改变，出现姿态控制不稳定、位置漂移、定深定航偏差等控制问题,从而无法圆满完成作业任务，这成为制约其应用的瓶颈。本项目通过展开涌流建模和冲击干扰理论分析、涌流状态信息评估和预测、基于差步加速迭代超调度预测器的模糊PID控制系统设计与优化、潜器抗涌流行为管理构架和浅水潜器抗涌流性能评估模型的建立与实验方法等方面的研究，建立潜器抗涌流试验平台，进行相关浅水域抗涌流实验与验证，旨在消除涌流对浅水潜器运动状态的扰动，为潜器在浅水域中的应用提供的理论分析依据和技术新思路。学科代码1：E0501（机构学与机器人）项目批准号：No.51005146利用人体自然开口的机

31、器人辅助无创手术内窥镜的设计制备研究项目负责人徐凯（依托单位：上海交通大学;Email:）项 目 摘 要 微创腹腔镜手术的开展和普及缩短了病人的康复时间、减小了病人的术后伤痛。随着医疗技术的进步，国外医疗专家进一步提出了利用人体自然开口（例如口腔、阴道、直肠等）进行无皮肤创口手术的概念，并在女性病人身上通过阴道开口取得了手术试验成功。但食道较之阴道更长、更窄、更复杂，通过食道的通用型无创手术受到了很大的限制，目前并无广泛成功的先例。较之微创腹腔镜手术技术，无创手术系统设计更复杂，需要控制的部件更多，更适合在机器人辅助下开展治疗。本项青年科学基金项目计划使用柔性连续体机构的设计和综合方法，重点研

32、究能应用在机器人辅助无创手术系统中的通用型内窥镜，开展基于柔性连续体机构的设计综合、变形建模、控制导航和各类手术器材接口集成等关键技术的研究，为后续建立完整的机器人辅助无创手术系统平台、开展模拟和动物临床治疗打下基础。学科代码1：E050101（机构学与机器组成原理）项目批准号:No.51005195基于螺旋理论的解耦并联机构型综合方法及新机型综合项目负责人曾达幸（依托单位：燕山大学；Email:dx_）项 目 摘 要 并联机构与串联机构在结构和性能特点上呈对偶关系，故其在诸多领域得到独特应用，但并联机构的强耦合性使其构型设计、运动学与动力学分析及控制等难度加大。而若并联机构可实现运动完全解耦

33、或者部分解耦，则其刚度和承载能力等仍然优于串联机构，且较耦合并联机构理论分析简洁、工作空间更大、各向同性良好、装配便捷、控制容易，可达更高的运动精度。迄今已经综合出的解耦并联机构数量非常有限，且多数机构均是研究者凭借个人经验综合所得，不具有普遍理论指导意义。本项目拟基于螺旋理论，根据运动综合法思想，创建解耦并联机构的机型综合理论，以之对解耦并联结构进行较为全面、系统的综合，并通过对比研究解耦和耦合并联机构理论分析的难易及各项性能指标的优劣，从所综合出的构型中择优制作数台解耦并联机构样机进行试验验证。本研究工作将为综合和设计具有我国自主知识产权的新型解耦并联机构奠定坚实的理论基础，具有重要的科学

34、意义和实用价值。2学科代码1：E050102（机构运动学与动力学）项目批准号：No.51005045气吸式割前脱联收机惯性分离室工作机理及优化研究项目负责人王立军（依托单位：东北农业大学；Email:wljszf ）项目摘要 惯性分离室是蒋亦元院士发明的4ZTL-1800气吸式割前脱联合收获机的核心装置，本项目在前期研究基础上，根据获得的理想条件下分离室内（忽略机械传送，只考虑气流输送）气固两相流（气体和小喂入量且大小形状一致的籽粒）流体特性，运用数值模拟手段深入研究实际工况下（机械传动与气流输送并重），分离室内多相流（大小形状不一的籽粒、断穗、叶子、颖糠、短茎秆及气流）的运动规律；通过实验研

35、究、人工神经网络和遗传算法来优化分离室的运动参数等参数；借助高速摄像技术验证仿真和试验结果，并揭示分离室内关键部件的作用机理。4ZTL1800割前脱联合收获机尚处于中试阶段，对惯性分离室工作机理还缺乏深入系统的研究，本项目在保证分离室处理超级稻大喂入量时具有良好分离性能前提下，进一步提高收集籽粒的清洁率，减小分离室的体积，降低动力消耗，对提高整机性能利可靠性具有重要的现实意义。学科代码1：E050102（机构运动学与动力学）项目批准号:No.51005138高速空间并联式坐标测量机非线性弹性动力学行为分析与优化项目负责人陈修龙（依托单位：山东科技大学；Email:cxldy99163,com）

36、项 目 摘 要 高速空间并联式坐标测量机本质上是几何非线性时变动力系统，其弹性动力学行为分析与优化是发展现代测量机亟待解决的关键基础问题。本项目拟以4-UPS-UPU高速空间并联式坐标测量机为研究对象，在非线性框架内开展弹性动力学建模、动力学行为分析和优化设计等方面的研究。基于Lagrange方程和有限元法，建立协同考虑几何非线性和刚弹运动耦合的测量机精细的非线性时变弹性动力学模型；采用Newmark直接积分法和谐波平衡法，研究测量机非线性动力学行为以及非线性因素的影响规律；研究测量机的设计参数与其动力学行为之间的关系，提出测量机非线性动力学优化设计的准则，基于神经网络及遗传算法，实现测量机动

37、力学优化设计；利用虚拟样机仿真验证研究结果，进行模型修正。项目研究成果拟构建高速空间并联机器非线性弹性动力学精细建模及动力学行为分析和动力学优化设计的理论和方法，为准确地预测其动力学行为，优化其动力学性能，奠定基础。3学科代码1：E050102（机构运动学与动力学）项目批准号：No.51005161面向海洋剪切流测量的水下滑翔器设计方法与鲁棒控制研究项目负责人 王延辉（依托单位：天津大学；Email:）项目摘要 本项目以剪切流测量的水下滑翔器设计为目标，通过建立三维非线性动力学模型，分析水下滑翔器设计参数与其运动和测量性能之间的关系，以剪切流传感器对搭载平台的性能要求为约束，进行水下滑翔器的优

38、化设计。同时考虑模型的结构不确定性和参数不确定性，进行鲁棒控制器设计和操纵性能分析。这种主动设计过程增加了面向海洋任务的水下滑翔器设计的有效性。同时两者集成应用也拓展了剪切流传感器和水下滑翔器的应用范围，增加了翼型剪切流传感器测量的精确性和便捷性。研究成果可进一步拓展应用于其它类型的海洋装备设计，对海洋机电装备的设计和海洋监测领域具有重要意义。学科代码1：E050102（机构运动学与动力学）项目批准号：No.51005207串并混联拟人机械腿的力约束及动载协调分配问题研究项目负责人 李研彪（依托单位：浙江工业大学；Email:）项 目 摘 要 本项目对串并混联多自由度拟人机械腿的力约束及动载协

39、调分配问题进行研究。主要研究内容为：1、提出了一种新型串并混联拟人机械腿机构，发挥了并联机构与串联机构的优点，这种串并混联拟人机械腿具有结构简单、承载能力强、运动惯性小及运动灵活等优点。2、提出一种基于贝叶斯技术的拟人机械腿的动载协调分配方法，解决串并混联拟人机械腿的不同载荷下的动载协调分配问题。3、对这种串并混联拟人机械腿的运动学及力约束性能进行研究，研究在不同工况下，拟人机械腿各运动构件上的应力分布和各部件连接处的载荷变化规律，并进行实验验证。4、提出了串并混联拟人机械腿的概率参数多目标设计方法，应用该方法，为这种拟人机械腿选取合理的结构参数，同时考虑其加工与装配工艺性，设计一种串并混联拟

40、人机械腿的实验样机。本课题的研究成果拓宽了拟人机器人的应用领域，为开发新型结构的拟人机器人提供理论依据。4学科代码1：E050103（机器人机械学）项目批准号：No.51005046基于钩爪的爬壁机器人建模与控制方法项目负责人徐丰羽（依托单位：东南大学;E ma il:xuf e ng yu5 9 8 1 6 3.c om）项 目 摘 要 磁吸附、真空吸附和仿生干吸附等吸附方式已广泛应用于爬壁机器人，但对于斜拉桥索塔、高架桥桥墩的混凝土、水刷石等多孔或粗糙的壁面目前尚未出现较好的吸附方法。针对该情况，本申请在分析复杂壁面微小突起与微型钢钩相互作用机理的基础上，研究抓取钩爪模块的设计方法，进行力

41、学分析，建立微型钩爪抓取墙壁突起的基本理论；研究机器人抓取力的控制方法，应用神经网络逆控制方法对机器人进行解耦控制；进而设计出基于微细尖小抓取钩爪的爬壁机器人方案，满足普通壁面和特殊环境复杂粗糙曲面的爬升要求。为提高机器人的抓取稳定性，拟对机构的抗倾翻、抗扭转特性进行研究，为机器人样机的性能优化提供依据，并对高空风载等安全性能进行实验。该项日的研究成果为粗糙壁面提供了一种可靠稳定的吸附方式，也为斜拉桥索塔等高空建筑的自动化检测工作奠定了基础。学科代码1：E050103（机器人机械学）项目批准号：No.51005126主动式伴舞机器人与人类舞蹈者的高级协调运动研究项目负责人刘召（依托单位：清华大

42、学；E m a il:1 iu _ z h a o m a i 1.t s in g h u a.e d u.c n）项 目 摘 要 以主动式伴舞机器人与人跳交谊舞为背景，进行更高效的主动式协调运动研究，具体研究内容包括：1）研究舞蹈中人体各部位运动特征向伴舞机器人舞步运动特征转化的映射关系及其相似性原理，设计主动式伴舞机器人，并考虑运动灵活性、运动干涉等对其结构参数进行优化。2）分析男性舞蹈者作用力在不同舞步转换过程中的变化特征，提出基于力信息的领舞者舞步识别算法，建立主动协调机制。3）提出对舞步识别结果进行基于运动信息的再检测算法，并研究从错选舞步到正确舞步的运动调整算法。4）建立与男性舞

43、蹈者运动相协调的主动式伴舞机器人运动生成方法。5）建立基于事件的机器人运动控制算法。6）进行主动式伴舞机器人样机研制与理论验证。本研究以实现更高级的主动式协调为目标，旨在促进机器人进入人类生活，更好地为人类服务，研究结果将会较大地促进人机协作的发展。5学科代码1：E050103（机器人机械学）项目批准号：No.51005147混合动力四旋翼小型无人直升机驱动机理与飞行控制方法研究项目负责人张亚欧（依托单位：上海交通大学；Email:yaou_）项 目 摘 要 四旋翼小型直升机具有结构简单、易携易拆易装易控等独特优点，成为小型无人直升机研究的热点。项目前期分别对电驱和多燃油发动机驱动四旋翼小型无

44、人直升机进行研究，发现了制约四旋翼小型直升机发展的关键问题，本项目针对这些关键问题开展研究，探讨通过对燃油发电机结合机载锂电池混合驱动方法、电机一体化式变总矩控制方法以及混合驱动变总矩四旋翼小型无人直升机自适应自主飞行控制方法的研究来解决这些问题。内容主要包括：1）研究燃油发电机和机载锂电池混合驱动四旋翼小型直升机的机理；2）在已研究成功的大功率电机上探索完善一体化式复合变总矩控制方法：3）研究设计四旋翼小型无人直升机自适应自主飞行控制方法。项目从能源供给、多旋翼机叶片控制及自主控制算法等方面研究探索解决四旋翼小型直升机发展的关键性问题，通过研究燃油发电机和机载锂电池混合驱动四旋翼小型直升机的

45、机理和控制方法，也为其他类小型特种飞行器研究提供新思路。学科代码1：E050103（机器人机械学）项目批准号：No.51005199基于等效机构轨迹规划的含间隙机器人混沌抑制理论、方法及其应用研究项目负责人卜王辉（依托单位：浙江大学；Email:）项 目 摘 要 运动副间隙在机器人机构中普遍存在。随着长时间工作，运动副元素会发生磨损，其间隙有增大的趋势。运动副间隙导致副元素之间的相对运动呈现混沌状态。混沌运动不仅影响机器人的定位精度，而且使副元素之间发生冲击碰撞、产生噪音、并加剧运动副磨损。因此，面向混沌抑制的含间隙机器人机械学值得深入研究。本课题通过机器人轨迹规划来抑制含间隙运动副的混沌状态

46、。提出无需近似虚拟连杆角加速度的含间隙运动副元素接触状态判断准则。通过构造运动副反力的动态响应谱来选取抑制混沌的轨迹规划参数。在等效虚拟连杆模型的基础上，进一步提出了含间隙运动副空间域和频率域中的等效虚拟凸轮模型。在空间域中，通过间隙量的连续变化描述副元素的尺寸变化；在频率域中，通过不同频率正弦波形的叠加描述副元素的形状变化。进而通过非线性分岔技术研究使含间隙机器人轨迹规划算法有效的副元素尺寸和形状的极限值，为含间隙运动副日常维护中尺寸和形状公差提供设计依据。6学科代码1：E050103（机器人机械学）项目批准号：No.51005227排水管道检测机器人关键技术研究项目负责人宋章军（依托单位：

47、中国科学院深圳先进技术研究院；Email:）项 目 摘 要 排水管道检测机器人主要是以轮式管道机器人为主。目前还有两个问题没有得到很好的解决：（1）在圆管中的精确轨迹控制问题；（2）在有松软沙土、泥泞和流水的管道中的通过性问题。紧紧围绕这两个问题，本项目对轮式管道机器人在管道环境中的运动学特性和运动控制展开研究。在分析了单个轮子在圆管曲面上运动学特性的基础之上，分析轮式移动机器人在圆管中运行时的几何约束和非完整约束，建立轮式移动机器人在圆管中的运动学模型。运用该运动学模型和相应的控制算法，实现轮式管道机器人在圆管中的精确轨迹控制。采用车辆地面力学等方法分析轮式管道机器人在松软沙土上、泥泞和流水

48、中的运动学特性，并通过有限元软件进行仿真分析，对轮子结构、材质、外形和布置进行优化。通过把理论成果应用在实际的样机系统中，寻求优化的适应管道环境的轮式管道机器人新构型和控制算法，并通过实际样机验证建立的运动学模型和控制算法。本项目具有重要的学术和工程价值。学科代码1：E050201（机械传动）项目批准号:No.51005170齿面动态磨损与含磨损故障的传动系统非线性特性研究项目负责人王晓笋（依托单位：武汉大学；Email:）项 目 摘 要 齿面磨损是齿轮传动系统最主要的失效形式之一，传动系统的精度、负载能力和使用寿命在齿面经历长时间磨损后都会极大降低。目前齿面磨损模型基本上是一种准静态模型，影

49、响到对齿面磨损进程的准确认识和了解，制约进一步提高齿轮传动系统的性能。本课题采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，通过研究影响齿面磨损进程的载荷、磨损系数、轮齿温度等关键参数的动态变化规律，建立齿面动态磨损模型；通过研究轮齿啮合刚度、齿侧间隙随磨损量的动态变化规律，建立含有磨损故障的齿轮传动系统非线性动力学模型；在理论研究的基础上，构建实验平台，通过实验验证理论分析和计算结果的正确性。预期通过本课题的研究，揭示齿面动态磨损机理，从抑制齿面磨损进程的角度，建立延长齿轮传动系统使用寿命、提高系统可靠性的方法；深入了解齿面磨损和齿轮传动系统非线性动态特性之间存在的相互影响，寻求降低齿轮传动系

50、统振动与噪声的途径。7学科代码1：E050201（机械传动）项目批准号：No.51005254永磁交流伺服驱动精密齿轮传动系统机电耦合振动特性研究项目负责人周伟（依托单位：重庆大学;Email:cqzw2001 ）项 目 摘 要 针对永磁交流伺服驱动精密齿轮传动系统涉及学科较广泛且是典型的复杂机电系统，国内外对其整体或综合探讨较少，提出了永磁交流伺服驱动精密齿轮传动系统机电耦合振动特性研究课题。重点进行永磁交流伺服驱动精密齿轮传动系统多参量机电耦合建模与动力学问题研究，开展机电耦合动力学分析、系统振动特性分析以及物理实验研究，探讨系统多物理过程、多参数间多维耦合关系下的动态特性，揭示永磁交流伺