多体动力学在机械工程领域的应用

中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

文章编号:1004-132Ⅹ(2000)01-0144-06

多体动力学在机械工程领域的应用

刘

又

午

　　　　摘要:介绍多体系统动力学的休斯敦方法及其发展。重点介绍在机械工

程领域的应用和取得的成果。首先是工业机器人的时间域和频率域分析。其次是数控机床全误差模型的建立,误差参数辨识和软件补偿的实现。而后是柔性机械臂的振动控制。最后是可用于航天器的具有大范围运动的柔性体动力学分析。通过实践,进一步推动了多刚体和多柔体系统动力学的发展。

关键词:多体动力学;刚性和柔性体;机械工程应用;数控机床;航天器;机器人和机械臂

中图分类号:TH113　　　文献标识码:A

　　多体系统是一般机械系统最为全面的完整抽象、高度概括和有效描述,是分析和研究机械系统的最优模型形式。多体动力学是在当代先进制造技术、航空航天工业、人体和假肢等科学技术推动下发展起来的一门高新学科。美国辛辛那提大学力学教授休斯敦(RonaldL.Huston)是国际上多体动力学一个重要学派的创始人。

我们将休斯敦方法引进国内,进行完善与发展,并用于机械工程领域,取得一系列成果。

分析的综合方法。

此外,我们还采用矢量力学[8]和矩阵表达式[9]系统描述了休斯敦方法的理论体系,并就采用拉格朗日方程、牛顿—欧拉方程、阿沛耳方程和约当原理推导的结果,论证了多刚体系统动力学方程的等价性和采用凯恩方程的优越性

[10]

刘又午　教授

。重点

研究了约束问题,完整约束和简单非完整约束解法以及力约束的概念和应用[11]。完善了多体系统运动学分析,形成独立的体系,开发了有关程序[12]。将多体动力学与快速富里埃分析结合,进行了人体和工业机器人的频率域分析[13,14]。

1　休斯敦方法及其发展

休斯敦方法

[1～3]

的主要特点是,提出低序体

阵列作为描述多体系统拓扑结构的数学工具。采用凯恩方程作为动力学建模的理论基础。开发出一套面向计算机的程式化算法。

休斯敦方法的发展主要体现在两个方面:(1)柔性体的有限段方法

[4,5]

2　工业机器人动力学分析

工业机器人是典型的多体系统,典型机器人由底座、大臂、小臂和3个腕关节构成,且每个关节皆为圆柱铰接,只有1个分支,共计6个自由度的多体系统。其动力学分析可直接应用系统动力学方程

a=f　l,p=1,…,6Nalpypl

(1)

　柔性体可以典

型化为具有一般横截面特征的三维柔性梁模型。该柔性梁可以离散为有限个梁段,其间用3个扭转弹簧、3个线弹簧和6个阻尼器连接。用梁段来

描述惯性,弹簧和阻尼器描述弹性和阻尼特征,即为有限段模型。

(2)综合模态分析方法[6,7]　有限段方法建模简单,概念清晰,但对非细长体,其参数很难确定;且各体被视为刚体,无法得到其本身的变形。我们开发了更具一般性的方法。此法可直接联系有限元方法的概念和应用,故为有限段、有限元与模态

收稿日期:1999—11—15

基金项目:国家“九五”攀登计划预选项目(PD9521910);教育部高等学校博士点学科专项科研基金资助项目

式中,fl=Fl-hl;alp=mkvklmvkpm+IkmnXklmXkpn;hl=

amkvklmvakpmyp+IkmnXklmXkpnyp+ersmIksnXklmXkprXkqnypyq;k=1,…,6;l,p=1,…,6,即N=6,nf=6。

在多体系统中,这是一种简单的情况,如直接

使用通用程序,矩阵中将出现大量的零元素。我们对程序进行了简化,开发出工业机器人动力学分析专用程序。2.1　时间域分析

[15]

以PUMA760机器人为例,进行了动力学计算和实验研究。用高速摄影机记录关节角位移,经处理得到相应的角速度和角加速度。设定工况为大臂从垂直位置转动到水平位置。测量电枢电流

多体动力学在机械工程领域的应用——刘又午折算成驱动转矩,当量转矩常数为7.1Nõm/A,其时间历程见图1。其上叠加的振动源于控制系统的动态调节。将机器人的几何和物理参数以及高速摄影结果代入上述程序,按动力学逆问题解出驱动转矩如图2。显然,计算结果与实验结果平

均值吻合良好。

果已能说明理论的正确性和本方法的适用性。

图4　频率域传递函数

根据模态分析结果可拟合模态参数,再转换成物理参数,可以识别关节处的当量刚度系数K和当量阻尼系数C。当需要考虑关节特性时,这些

图1　

驱动转矩实验的时间历程

参数是很有用的。模态频率f和阻尼比N见表1。

表1

大臂小臂

f(Hz)

(%)(Nõmõs/rad)(Nõmõs/rad)

0.31×1020.189×102

[17,18]

10.672.331.8485×10416.

332.160.885×104

3　数控机床误差分析辨识和补偿

图2　驱动转矩计算结果

2.2　频率域分析[16]

仍以PUMA760工业机器人为例,用上述程序,在单位脉冲力作用下,按动力学正问题,可解得各广义坐标的时域解xl(t)。经采样加窗,可得离散的时域函数

x*l(t)=xl(t)s(t)w(t)

(2)

工作精度是数控机床重要技术指标之一,历来倍受重视。提高精度有两种基本方法,即误差避免和误差补偿。前者通过设计和制造尽量减小误差,设备造价将大幅上升。后者对误差修正,如补

偿得当,工作精度可能超过母机。现有数控机床已采用螺补和间补,但不可能实现全面补偿。本文采用多体系统运动学理论,建立数控机床的全误差模型。

3.1　多体系统误差分析模型

见图5,以qk表示位置误差矢量,sk表示位移

式中,s(t)为脉冲序列;w(t)为窗函数,经富里埃变换,频域函数X*l(f)

X*l(f)=Xl(f)*S(f)*W(f)

(3)

式中,f为频率。

令大臂处于水平,小臂处于垂直位置,进行激振实验,测得刚体微幅振动的两阶振型如图3。

实

图5　多体系统误差模型

图3　机器人振型

′′

误差矢量,且以O′k为原点增设坐标系Rk,以SJK

验所得传递函数如图4中实线,如将机器人有关参数代入上述程序解出时域响应,再经离散、加窗

和FFT处理,可得计算的传递函数如图4中虚线。二者基本吻合但有相当误差。这是由于原始数据不够准确,手锤激励不充分等原因造成。但上述结

表示Bk相对于Bj的方位矩阵,SK′K表示体间方位误差矩阵。则典型体上任意点A含全部误差的位置方程为

{OA}R=

′{[SOS]{qv+qe]{sv+sev}RS+[SOV′v}Rv}+

t=u

[SOK]{OkA}R(4)

中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

式中,V=Lt(K),v=V,S=Lt+1(K),s=S,Lu(K)=1,{}R表示括号中矢量在R坐标系中的分量列阵。

如以4×4矩阵AJK取代3×3矩阵,则有

pk1

[AJK]=

SJK0

0pk2pk31

(5)

{$(x)}$x3(x)]T

{D(x)}=[Dx(x),Dy(x),Dz(x),Ex(x),Ey(x),Ez(x)]

=[$x1(x),$y1(x),$z1(x),$x2(x),$y2(x),

则有

{D(x)}=[Ex]-1{$(x)}

(8)

适当选取测点位置,可得唯一解。同理可辨识Y和Z向的12项误差。并可由直线度误差算出轴间垂直度误差

[18]

。

式中,pk1、pk2和pk3为相邻典型点间的距离分量,可含位置、位移和误差等。两种矩阵可视不同情况采用,结果相同。

具体到数控机床,一般以床身为惯性参考系,

从参考系到刀具和工件的切削点形成两个分支。将刀具和工件切削点在参考系中的位置矢量表达为{pT}R和{pW}R,则数控机床加工误差为

{e}R={pT}R-{pW}R

(6)

当在加工中心上安装测头进行工件在机测量时,除应对机床误差进行补偿外,还应辨识测头测量误差:Dpx、Dpy、Dpz、Epx、Epy、Epz和测头安装误差:

[19]Dtx、Dty、Dtz、Etx、Epy、Etz,并给予补偿。当机床具有

回转坐标时,其安装误差经调整可以忽略不计,该部件本身亦有6项误差。以A坐标为例,其误差有Dx(A)、Dy(A)、Dz(A)、Ex(A)、Ey(A)、Ez(A)。A为A坐标转角,此时6项误差皆为A的函数。用电动测微仪和标准验棒测定回转坐标的轴向和径向跳动,并用双频激光回转精度测量仪测定综合回转误差,经处理辨识出以上6项误差[20]。回转坐标的误差分析和补偿与移动坐标原理完全相同。3.3　误差补偿

误差补偿可分为硬件误差补偿和软件误差补偿。前者要开发微处理器作为误差补偿器,且需与数控机床系统实现连接传送,故因系统而异,推广应用比较困难。我们采用软件补偿,根据以上辨识的误差参数,计算出应加的补偿量,在编程时即可加入。这种方法通用性强、易于操作,特别适用于开放式系统,而且误差补偿可以作为一个模块,集成到CAD/CAM过程中。

实验研究在MAKINOFNC86-A加工中心上进行。加工和检验了数控机床验收用标准试件。加工圆的直径、圆心坐标和矩形台长度与宽度,补偿后加工精度提高21.4%～87.5%。在机检测圆的直径,矩形台的长宽高,补偿后测量精度提高53.8%～95.2%,在该机床上安装回转工作台,四坐标联动加工如图7零件的异形表面。检测两条母线和10个典型点。补偿后加工精度提高38%～64%。

3.2　误差辨识方法

机床工作部件沿任一坐标运动时,存在3个线位移和3个角位移误差,见图6。沿X运动时,在

X、Y、Z方向线位移误差:Dx(x)、Dy(x)、Dz(x);角位移误差:Ex(x)、Ey(x)、Ez(x)。此6项误差皆与X坐标位置x有关。对三坐标数控机床应有18项误差。另外X、Y、Z坐标间有3项垂直度误差,共计21项见表2。

误差性质误差方向X位移Y位移Z位移X、Y、Z垂直度

线位移误差沿X

沿Y

沿Z

图6　单坐标运动误差

表2　误差参数表

角位移误差绕X

绕Y

绕Z

Dx(x)Dy(x)Dz(x)Ex(x)EEy(x)z(x)Dx(y)Dy(y)Dz(y)EEEx(y)y(y)z(y)Dx(z)Dy(z)Dz(z)EEEz(z)x(z)y(z)

EEExy、yz、zx

　　为测量和辨识上述各项误差,我们先后开发了22线、14线以及9线法。现介绍9线法:沿X运动时,选定3条线,用双频激光干涉仪测定其运动

误差值$xi(x)。对线1,同时测定Y向和Z向直线度$y1(x)和$z1(x)。对线2,同时测定Y向直线度$y2(x)。参照图6可有

$xi(x)=Dx(x)-Ez(x)yi+Ey(x)zi　i=1,2,$yi(x)=Dy(x)-Ex(x)zi+Ez(x)xi　i=1,2$z1(x)=Dz(x)-Ey(x)x1+Ex(x)y1

(7)

4　柔性机械臂振动控制

4.1　振动控制机理

[21]

轻质重载航天机械臂的端点要完成大范围高精度的位置跟踪,对其振动必须进行有效控制,结

构类似的鞭状天线曾因振动造成卫星失稳,端点振动控制是关键技术。这些都可视为多体系统,适于用有限段方法进行分析,综合模态法可考虑动

如令

多体动力学在机械工程领域的应用——刘又午

点加速度或柔性臂的应变实现反馈,

即加入图8的

虚线部分,可形成全闭环

,抑振效果尤为明显。图9为柔性臂端点位移的实测振动曲线。图9a为不加控制情况,图9b为PID半闭环控制情况,图9c为全闭环控制情况。以上皆属于位置控制,如

图7　试验零件

力刚化的影响,分析尤为准确。

柔性体的动力学方程

a=f　l,h=1,…,n+6alhyhlj

athyh=fl　l,h=1,…,6

(9)(10)

(a)

可分为两部分,对于大范围运动

dXBi　i=1,2,3　h=i

式中,yh=

ba+Kq=F　j,p=1,…,nMpjqj+Cpjqjpjjpj

voi　i=1,2,3　h=3+i

对于弹性变形运动,经推导和整理,可表达为

(11)

(b)

式中,Mpj、Cpj、Kpj和Fp为广义质量、广义阻尼、广义刚度和广义力,亦可表达为矩阵形式

ba+Kq=FMq+Cq

(12)

对具有大范围回转运动柔性臂端点进行振动控制的关键是在适当的时间施加制动力。在保证系统稳定的前提下,应取时间t为

(13)

(c)

图9　柔性臂端点振动的时间历程

采用力控制,且按动力学逆问题计算结果施加制动力,效果肯定是最理想的。但控制系统实现上尚存在一些技术问题有待解决。采用滑模变结构控制也有较好效果。考虑动力刚化项对控制有明显的稳定作用。变结构自适应控制也是一种有前途的方法,

可根据不同情况具体采用。

式中,Xn为柔性臂的固有频率;n为正整数。如柔

性臂回转角为H,角速度为X,则应保证

(14)

Xn取第一阶固有频率,即可取得较好的效果,如考虑到阻尼和高阶模态的影响做适当修正,

效果更好。4.

2　控制方法

[22]

5　航天器伸展机构动力分析[23]

航天器中太阳能帆板是典型的柔性多体系统,其动力学分析对实践有指导意义。现以具有大范围运动的柔性板为例,采用上述理论并结合有限元法分析如下。5.1　矩形板动力分析

d为固具有大范围运动的矩形板见图10,令B

式(13)是抑制振动的必要条件,为取得更为理想的效果,还应研究控制方法。采用传统的PID

控制法,只要适当选配各项参数,即可取得相当好的效果。图8(只取实线部分)为位置控制伺服系

图8　柔性臂控制系统块图

统传递函数块图。此时反馈信号取自电机轴,实际是半闭环,柔性臂特性未包含在内,如以柔性臂端

图10　在空间做任意运动的矩形板

中国机械工程第11卷第1-2期2000年2月

结在未变形板上,随其大范围运动的坐标系,O为原点,如用传统有限元方法表示变形场,应通过单元形函数,将单元体上任意点的位移用单元结点位移的线性关系表示。为计及动力刚化,需将弹性体上任意点的位移表示为广义坐标的二阶小量形

d的位移表式。故将典型单元E上任一点P相对B达为

u1=[N1]{D}e+u2=[N2]{D}e+u3=[N3]{D}e

{D}eT[H1]{D}e{D}eT[H2]{D}e2

(15)

图11　矩形板计算结果

11中实线为计及动力刚化项,虚线为不计动力刚化项。可见不计动力刚化时计算是不收敛的(图11a)。增加板的厚度(图11b),其固有频率提高,动力刚化效应减少,但仍有一定差异。

式中,u1、u2分别为沿b1、b2向的面内位移;u3为沿b3向挠曲位移;{D}为单元E的结点位移矢量;[N1]、[N2]、[N3]分别为对应于u1、u2、u3的传统意义上的单元形函数阵,而[H1]、[H2]为新引入的待定的单元耦合形函数阵。加入此矩阵即可获得动力刚化项,并得到一致线性化方程。

采用有限元方法,并考虑到板的几何非线性应变—位移关系

E1=

32()21

(16)

近来,桁架结构在航天器上应用日广。我们分析的方法和结果基本相同,不再赘述

[24]

。

6　结论

多体动力学在机械工程领域,特别是航空、航天、数控技术、机器人、机构、车辆等行业已经得到应用,并受到有关专家的高度重视。它是产品设计与性能研究的重要手段,它能实现虚拟设计,产生模拟样机,预测动态特性,取得最优设计结果。实践证明:作为传统理论分析和实验研究方法的补充,它已成为行之有效的第三途径。随着先进制造技术的迅猛发展,其影响将日益深远,不仅可作为设计分析、制造过程和质量监控的有力工具,而且将成为技术创新的哲理和高新技术的支撑。而这门古老又鲜活的学科也将在不断扩展的应用和实践中益臻完善。

参考文献:

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[6]　张大钧.获取“动力硬化”的一般程式.天津大学学

报(英文版),1995,1(1):20～25

积分后可得到[H1]和[H2]的显式表达。再以总体结点位移列阵{D}表示单元结点位移列阵{D}e:

{D}e=[B]e{D}

(17)

式中,[B]e为单元结点编号决定的定位矩阵。为减少求解自由度,以模态坐标列阵{G}表示总体结点位移

{D}=[5]{G}

(18)

可得以模态坐标表示的P点位移

-u1=[N1]{G}+-]{G}+u2=[N2-]{G}u3=[N3

1T-{G}[H1]{G}-]{G}{G}T[H2

(19)

-i]=式中,[-Ni]=[Ni][B]e[5],i=1,2,3,[H[5]T[B]eT[Hi][B]e[5],i=1,2。

再经运动学和动力学分析,可得形如式(11)

的一致线性化动力学方程。5.2　矩形板仿真结果

如图10所示矩形板,长1.8288m。宽1.2192m,厚0.0025m,弹性模量7×107N/m,密度3×

d四边简支,103kg/m3,泊松比0.3。板对坐标系B大范围运动绕b2轴转动,角速度为

X2=

8T2Pt

(t-sin)　0≤t

T2PT8　　t≥

(20)

[7]　刘又午.计及动力刚化的柔性多体系统动力学分

析.天津大学学报,1998,31(4):401～408

[8]　张大钧.柔性多体系统动力学理论方法与实验研

究:〔博士学位论文〕.天津:天津大学,1991.

式中,T=30s;8=4rad/s。

图11所示为板中点挠曲变形计算结果。图

将在21世纪崛起的生物制造工程——卢秉恒　吴永辉　李涤尘等文章编号:1004-132Ⅹ(2000)01-0149-05

将在21世纪崛起的生物制造工程

卢秉恒　吴永辉　李涤尘　王　臻

　　　　摘要:生物制造工程是21世纪制造科学即将开始的一场革命。本文从不

同角度分析了其产生的背景,归纳了目前这一领域研究的几种不同的方向。

分析得出,就其实现的难度以及使能技术成熟性来说,这几种不同的方法应该分步骤、分阶段交叉进行。在这几种方法中,由于生物活性组织的工程化制造方法的使能技术相对成熟,它将是生物制造工程研究领域现阶段的研究热点和突破点。

关键词:生物制造工程;制造科学;材料科学;生命科学中图分类号:TH-39;Q-1　　　文献标识码:A

　　20世纪,信息技术与制造科学结合,产生了一系列先进制造技术,如CAD/CAPP/CAM、敏捷制造、虚拟制造和智能制造等。21世纪,生命科学和生物技术将领导科技的潮流。生命科学与制造科学相结合,必将使制造科学发生一场新的革命,带来更加灿烂的明天。

生物制造工程是近年来提出的新概念。它不同于传统的仿生设计学:仿生设计主要借鉴生物的某些特殊的功能,来改善我们的机器设计;生物

收稿日期:2000—01—05

基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975074)

卢秉恒　教授

制造工程主要包含利用生物的机能进行制造(基因复制、生物去除或生物生长)及制造类生物或生物体。生物制造工程将生命科学、材料科学及生物

技术融入制造技术之中,为人类的健康、保护环境和可持续发展作出巨大贡献。

1　背景

1.1　制造科学

市场竞争加剧,产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加,对制造技术提出了许多新的挑战。半个世纪以来,以计算机为代表的信息技术飞速发展,支持了制造技术迎接这些挑

[18]　刘又午.数控机床误差补偿技术研究.中国机械工

程,1998,9(12):48～52

[19]　刘丽冰.加工中心在线检测及误差补偿关键技术

研究:〔博士学位论文〕.天津:天津大学,1998.

[20]　赵小松,刘又午.四轴加工中心误差模型及参数辨

识.机械工程学报,2000,36:(待发表)

[21]　王树新,蒋铁英.柔性机械臂的动力学分析与实验

研究.中国机械工程,1995,6(6):18～20

[22]　刘才山,刘又午.柔性机械臂的动力学模型及滑模

变结构控制.振动与冲击,1998,17(1):24～29

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器工程,1998,7(3):45～52

[24]　刘又午.做大范围运动的空间桁架结构动力学分

析.振动工程学报,1998,11(1):18～23

(编辑　华　恒)

作者简介:刘又午,男,1930年生。天津大学(天津市　300072)机械工程学院教授、博士研究生导师。主要研究机床设计和多体动力学等。近年来取得科研成果14项,获国家教委奖3项,天津市科技成果一等奖1项。出版专著7部,发表论文近150篇。

[9]　吴洪涛.多体系统理论及其在机构与机器人学中的

应用:〔博士学位论文〕.天津:天津大学,1992.[10]　吴洪涛.建立多刚体系统动力学方程的等价性.天

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CHINAMECHANICALENGINEERINGVol.11,No.1-2,2000

andendedatmarketplace.Theconceptualizationdevel-opmentandthedesign(thesetwoelementstogetherarebrieflycalleddesigninthispaper)foraproductthatmakesthedeterminativevalueoftheproductbeingdevel-oped,soisthecentralforproductinnovation.Thispapersystematicallydiscussestheessentialconception、theoryandtechnologyforproductdesign.EssentialDesignThe-ory(EDT)willfirstlybuildthedesignprocessmodel,definetheglobalfunctionalfieldforthedesignprocess,describethebehaviouroftheprocesstowardsthefinalgoalwhichisundertheprocesscontrolwithinthecondi-tionalconstraints.TheobjectiveofEDTistofindthetheorybasisfordevelopinganewtechnologyhelpingproductdesignusingcomputer,thatwecallitasDesignAutomationEngineering.

Keywords:productinnovation　　productdesigntheory　　designautomationengineering

ApplicationsofMultibodyDynamicsintheFieldofMe-chanicalEngineering　　LIUYouwu(TianjinUniversi-ty,Tianjin,China)　p144-149

Abstract:ThemethodofHustononmultibodysys-temdynamicsanditsdevelopmentwereintroduced.Theapplicationsandachievementsinthefieldofmechanicalengineeringwereemphasized.Firstly,industrialrobotwasanalyzedinthetimeandfrequencydomain.Second-ly,totalerrormodelsforanNCmachinetool,werede-veloped,theerrorparameterswereidentifiedandthesoftwareerrorcompensationwasaccomplished.Then,thevibrationcontrolofflexiblemanipulatorwasrealized.Finally,thedynamicsofflexiblebodywithlargeoverallmotion,whichcanbeusedinaerospacecraft,wasana-lyzed.Themultibodysystemdynamicsforrigidbodyaswellasflexiblebodywasdevelopedthroughauthor′spractice.

Keywords:multibodydynamics　　rigidandflexiblebody　　applicationonmechanicalengineering　　NCmachinetool　　aerospacecraft　　robotandmanipula-tor

RisingBio-ManufacturingEngineeringin21stCentury　

　LUBingheng(Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an,China)　WUYonghui　LIDichen　WANGZhen　p149-153

Abstract:Bio-manufacturingengineeringisaforth-comingrevolutioninmanufacturingscienceofthe21stcentury.Startingfromdifferentperspective,thispaperanalysesthebackgroundofBio-manufacturingengineer-ingandsummarizesvariousresearchdirectionsinthisfield.Accordingtothedifficultiesofrealizationandthematurityofitsenablingtechnology,theauthorssuggestthatthesedifferentapproachesinBio-manufacturingen-gineeringshouldbeintercrosslyexploredinstepsandphases.Sincetheenablingtechnologyofengineeringman-ufactureofBio-activetissueisofrelativelymature,soit

willbecomethehotspotandkeyinthecurrentBio-manu-facturingengineeringresearch.

Keywords:bio-manufacturingengineering　　man-ufacturingscience　　materialscience　　lifesciencesResearchandDevelopmentofAdvancedMaterialsandAdvancedMaterialIndustry　　LIChenggong(Chinese

156MaterialsResearchSociety,Beijing,China)　p154-Abstract:Inthispaperthepresentstatusofadvanced

materialsinChinaisdescribed.Thedemandsandmarketprospectsofadvancedmaterialsathomeandabroadareanalyzed.Thefuturetrendsofadvancedmaterialsaresummarizedasmaterialdesignandinterdisciplinarystudy,highperformance,multiplefunctions,compositi-zation,intellegenceandlowcostofmaterials,theimpor-tanceofmaterialprocessingandevaluation,reconstruc-tionandimprovementsoftraditionalmaterialsinindus-try,ecomaterialsandbalanceofresourcesandenviron-ment.

KeyWords:advancedmaterial　　metallicmaterial　　inorganicmaterial　　organicmaterial　　compos-itematerial

ResearchontheFuzzyLogicalDecisioninManufacturingTechnology　　WANGXiankui(TsinghuaUniversity,Beijing,China)　WUDan　p157-162

Abstract:Manydecisionproblemsmaybemetwithintotalprocessofproductionlifecycle.Inthispaper,thegeneralcharacteristicsofdecisionproblemarediscussed,indefinitefactordecisionwhichisthemaindifficultandkeyproblemincurrentmanufacturingtechnologyisana-lyzed,fuzzydecisionmodeisadvanced.Fuzzylogicalde-cisioninmanufacturingtechnologyisdiscussedfromknowledgefuzzyexpression,fuzzyinferenceprocess,fuzzycomprehensivejudgeapproach,distinguishingfea-tureanditsapplicationetc..Asanexample,thedetermi-nationoflocatingandclampingschemeinmachiningpro-cessisexplained.

Keywords:fuzzylogic　　fuzzyinference　　fuzzycomprehensivejudge　　manufacturingtechnologyMicroelectromechanicalSystems　　ZHOUZhaoying(TsinghuaUniversity,Beijing,China)　WANGXiaohao　YEXiongying　WANGBoXiong　LISha　LIUWei-dan　p163-168

Abstract:MicroelectromechanicalSystems(MEMS)isaburgeoninghightechnology.Itfacesaprospectivefu-turewiththebroadapplicationinthefieldofagriculture,communication,traffic,medicaltreatment,environment,aerospaceandaviation,defence,etc..Thedevelopment,characteristics,keytechnologies,applicationandmarketofMEMSareanalyzedanddiscussedinthispaper.Itissaidthatthemarketofmicrosystemwillcometoabout40billiondollarsin2003,whichisashalfasthemarketofcivilaviation.ThesituationofMEMSresearchinChi-naisalsointroducedinthispaper.TheMEMSisjustonthewayofoveralldevelopment,therefore,itisthetimeli-nessforustodevelopMEMSisChina.

Keywords:microelectromechanicalsystems(MEMS)　　microsensors　　microactuators　　micro/nanotechnology

ResearchandDevelopementonNewTypeReconfigurableRobotizedMachineTools　　ZHANGBopeng(TsinghuaUniversity,Beijing,China)　MENWei　ZHAODaquan　SHUSudong　XUJiaqiu　ZHENGLi　p168-172

Abstract:Developingadvancedmanufacturingequip-mentsandimprovingcapabilityandutilityofavailablemanufacturingequipments,areoneoftheeffectivemea-suresforimprovingthebenefitofmanufacturingenter-prices.Consistingpartsandinterfaceissuesofmanufac-turingequipmentsareprobedfromtheangleofreconfigu-ration.Similaritiesanddifferencesbetweenmachiningcenterandrobotarediscussed.Requirmentsforforcefitinsertionassemblyoperationareexplained.Assemblyisthedownstreamoperationofmanufacturingprocesses,whichhasdecisiveinfluenceonthequalityofproducts,andmostassemblyoperationsareinsertionoperations.Inordertoassureoperationqualityandimprovetheefficien-cy,beingaimedattherequirmentsofinsertion,especial-ly,attheforcefitinsertion,designfeaturesofreconfig-urablerobotizedmachiningcenterandrobotizeddrilling/assemblymachinetoolareexplained.Buildingofthetwoprototypesareintroducedandsomeexperimentalresults