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仪表网 研发快讯】近日，上海交大机械与动力工程学院重大装备设计与控制工程研究所郭为忠教授团队首次提出基于运动副几何约束失效的机构误差发生新机制，并提出机构运动误差节点(KEN)的新概念，进而系统建立了具有理论完备性的机构误差建模新方法。该团队在国际机构学期刊Mechanism and Machine Theory上发表了题为“A complete approach for error modeling based on failure of geometrical constraint and kinematic error node (KEN)”的研究论文。博士研究生李子岳为论文第一作者，郭为忠教授为通讯作者。
由于加工公差、装配误差、力的作用、温度变化等因素，实际机构不可避免地与理论模型之间存在差异，因此探索高效稳定的精度解决方案成为当前机构学研究的重要课题。论文定义了运动误差节点的概念，并将其作为机构误差分析的基本单元，建立了从运动副和构件的误差源到机构末端误差的映射模型。
针对机构的误差溯源问题，研究团队从机构学层面对机构误差的产生机制进行了系统研究，首次提出机构发生误差的本质在于机构约束的失效。根据机构的组成要素，团队将误差源细分为运动副几何约束误差、构件几何误差和运动副活动度误差三类，从理论层面全面揭示了误差的产生和作用机理，确保了误差源的理论完备性，为机构的完备误差建模奠定了坚实基础。
针对机构的误差建模方法，研究团队首次提出运动误差节点概念，并将其作为机构误差分析的基本单元。通过运动误差节点模型，实现了机构学层面误差源及其误差发生的真实物理因素/过程的解耦，进而提出统一、通用、完备的递归性机构误差建模方法，为机构的精度分析提供了完备的通用模型。
针对机构误差建模过程繁琐且不直观的问题，研究团队提出了机构运动误差节点图的绘制方法，通过串联运动链和并联运动链运动误差节点图的绘制，清晰地展示出机构的误差源分布状况，为研究人员提供了形象直观的图形化工具。
该论文对机构误差溯源和作用机制进行了系统研究，首次实现了误差建模中误差参数的完备性。该研究提出的误差建模方法作为一种误差分析的通用框架，为现代机构的精度分析和精度综合提供了更为系统深入的解决路径，将有力推动机器人、智能装备等现代机械系统的误差分析、精度设计与性能标定等领域深入发展。
郭为忠教授团队致力于解决现代机构学与并联机器人领域的前沿基础科学问题及其关键技术，旨在通过基础理论突破，推动机器人与航空航天等重大工程应用领域的装备创新发展，近年来在Mechanism and Machine Theory、ASME Transactions-Journal of Mechanisms and Robotics、ASME Transactions-Journal of Mechanical Design等期刊上发表30余篇论文。
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