针对空间转位机械臂在太空舱转位对接过程中受到的超大转动惯量,提出了一种全物理的仿真模拟方法。该方法主要是由模拟太空舱的质量块,转位机械臂实物,安装机械臂的基座,使质量块和机械臂连接的中间连接梁,让质量块持续跟随机械臂进行转动的跟随机构以及为整个全物理实验提供微重力环境的气浮机构组成。实验在气浮提供的微重力环境下进行,机械臂在其肩关节和腕关节驱动下进行转动,通过带动中间连接梁从而带动质量块跟随其转动,这就模拟出机械臂在太空转位时所受转动惯量。为了验证全物理方法的有效性对该方法建立了模型,并对模型进行动力学建模,获得各个关节处所受的力,进一步通过这些数据对模型进行受力分析,结果表明全物理实验方法具有可行性同时机械臂也满足设计要求。

航空发动机种类多、形状大小各异,传统的示教编程刚性螺栓拧紧方法因其效率慢、安全性差、编程门槛高等缺点,不再适用于中小批量多类型的发动机螺栓拧紧工作。提出一种基于数字孪生的柔性拧紧发动机螺栓的方法,包括螺栓拧紧方案、螺栓拧紧过程数字孪生仿真、物理空间与数字空间一致性标定等。通过D-H参数法建立机器人运动学模型,进而对机器人进行运动学求解,通过五次多项式插值法对机器人进行轨迹规划。通过数字孪生仿真生成离线程序,利用一致性标定消除坐标偏差。分别利用离线编程与示教编程进行3组实验,结果显示:离线编程与示教编程均能完成航空发动机的螺栓拧紧工作,但基于数字孪生的柔性螺栓拧紧方法可以快速又柔性地拧紧航空发动机的螺栓。

在固体火箭发动机燃烧室和喷管对接装配过程中,为准确实时预测密封圈应力,以确保发动机的装配质量,提出了一种基于Kriging模型的密封圈对接装配应力预测方法。首先,分析装配工况,利用有限元分析方法计算出多种工况下密封圈的应力-应变;其次,使用生成对抗网络的方法扩大数据样本空间;之后,利用拉丁超立方抽样法选取一定数量的应力-应变数据构建Kriging模型;最后,根据定义的加点准则迭代优化Kriging模型,实现主动学习,由此得到密封圈应力预测的数字孪生模型。装配时,通过六自由度并联平台的力位传感器实时采集的信号数据,作为数字孪生预测模型的输入;通过实时读取模型输出,实现对接过程中的装配质量实时在线预测反馈。

战斗部的传统装药工艺是由人工完成的,危险性高、效率低下且质量得不到保证,为此提出了一种针对战斗部装药的自动化装置。对战斗部装药装置进行了结构设计,针对战斗部自动装药装置的抖动问题,基于刚柔耦合建立了系统移动过程中的动力学模型。根据刚柔耦合模型对加速度算法进行仿真对比,发现使用S曲线算法时系统抖动最弱。将S曲线算法优化为5段形式并采用插值拟合在控制器上实现,在实物调试中使用发现抖动明显减弱。对比结果表明,相较传统的梯形算法,优化过的算法具有更好的控制性能。对S曲线算法的优化及应用,减弱了装置抖动,此方法对其他设备的研制也具有一定借鉴意义。

根据机器人拆卸导弹发动机注药瓣模时对精确定位的要求，设计了一种基于视觉的瓣模螺栓识别定位方案。在此方案的基础上进行实验，实验结果表明：应用此方案能准确识别所有瓣模螺栓，定位误差均在1mm范围内，最大误差为0．750mm，满足机器人脱模装置的定位要求。为了保证拆卸瓣模时设备互不干涉，利用最小二乘法和Matlab对实验数据进行拟合仿真处理，求出工作转角α。应用实验数据和数据处理的结果控制机器人拆卸瓣模，检验视觉定位和数据处理的可靠性。分析视觉定位误差的主要来源，提出了适合工程应用的误差修正方法，有助于提高机器人脱模的可靠性。

针对国内已有的CTS系统堵塞度大、俯仰偏航角度小（精度低）的问题,设计了一种新型的CTS机构。首先对CTS系统的整体结构设计和运动原理进行了介绍。然后对俯仰机构的设计方案进行选择,在此基础上完成了转动框架的外形设计。最后基于多目标遗传算法理论和参数化建模技术,对转动框架进行了优化设计,优化后转动框架质量减小、堵塞度减小。结果表明,多目标遗传算法能通过计算在可行域内快速求出转动框架优化设计的最优解集,优化效率高、效果好,对CTS机构的进一步研发具有理论价值和工程意义,此种方法也为以后类似的结构设计和优化提供了参考。

针对产品选择性拆卸序列规划问题,提出一种基于遗传蝙蝠算法的产品拆卸序列规划方法.利用Python语言对传统蝙蝠算法进行离散化处理,并在种群更新过程中引入遗传算法的交叉与变异机制,生成遗传蝙蝠算法,以增强解搜索的多样性;在构建适应度函数模型时以拆卸工具的变化次数与拆卸方向的重新定位次数作为评价指标,同时加入零部件的回收收益指标,使适应度函数更加完善.以工业机械臂为实例,利用所提方法进行产品拆卸序列规划求解,对比传统蝙蝠算法以及遗传算法的求解结果,发现在一定的种群数目下,所提方法收敛时间较短;在不同种群数目下,所提方法得到的适应度函数最优值质量较高,从而验证了遗传蝙蝠算法的搜索优越性.

针对传统导弹对接装配技术自动化程度低、产品质量差的问题,提出一种针对导弹总装的全自动对接装配机构。该机构利用视觉对接技术实时测量两对接舱段的相对位置及姿态偏差,并通过闭环控制完成舱段的自动对接。运用D-H法对机构进行运动学分析,得到了机构的数学模型。在此基础之上建立机构的误差模型,并基于蒙特卡洛法对其位置精度进行了分析。分析结果表明：位置定位精度满足自动对接装配机构的设计要求,对导弹总装对接机构的设计具有重要的参考意义。

针对传统装药设备效率低、质量差的问题，提出了一种战斗部全自动装药装置，并对该装置的横梁进行优化设计。首先根据横梁的工况条件初步建立横梁模型，利用有限元软件对其进行分析，然后根据分析结果，提出几种改进的横梁模型，并结合单位质量挠度理论对其构型进行对比分析，得到了一种单位质量挠度最小的横梁构型。最后，利用多目标优化算法对该构型的横梁截面尺寸进行优化设计。结果表明，优化后的横梁在满足刚度要求的前提下，质量也得以大幅减小，对装药装置的设计具有重要的参考意义。

针对炮采掘进超前支护运输系统耙爪转速不够，设备工作实际流量比设计流量低的问题，采用理论分析、AMESim仿真和实验验证相结合的方法开展讨论。在负载敏感泵控系统中，负载敏感（LS）反馈管路长度较长，且设置有降低压力脉冲的滤波节流孔时，LS传输过程中的压力损失是造成系统流量不足的主要原因。数字仿真和试验结果表明，调节负载敏感泵Ls阀芯预紧力弹簧使预紧力增大到220bar，系统待机压力增高．将有效解决系统流量不足的问题。