突出機(jī)構(gòu)學(xué)特色，服務(wù)區(qū)域發(fā)展
——走進(jìn)制造裝備機(jī)構(gòu)設(shè)計與控制重慶市重點實驗室

[編者按]現(xiàn)代機(jī)械是由機(jī)械和計算機(jī)構(gòu)成的一體化系統(tǒng)，由機(jī)構(gòu)、驅(qū)動、控制、傳感與信息處理等子系統(tǒng)構(gòu)成，而機(jī)構(gòu)系統(tǒng)是現(xiàn)代機(jī)械的骨架與執(zhí)行器。機(jī)構(gòu)學(xué)是機(jī)械原理的主要分支，是著重研究各種機(jī)械中有關(guān)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和受力等共性問題的一門學(xué)科。制造裝備機(jī)構(gòu)設(shè)計與控制重慶市重點實驗室于2014年獲批并依托重慶工商大學(xué)建設(shè)與運(yùn)行，是支撐建設(shè)重慶工商大學(xué)重慶市“十四五”重點學(xué)科“機(jī)械工程”、國家級一流本科專業(yè)“機(jī)械設(shè)計制造及其自動化”的重要科技創(chuàng)新平臺，有力推動了重慶市制造業(yè)的發(fā)展，提高了重慶市的制造能力及技術(shù)水平。

科研條件

制造裝備機(jī)構(gòu)設(shè)計與控制重慶市重點實驗室針對現(xiàn)代制造裝備的技術(shù)特點、工業(yè)需求和未來發(fā)展趨勢，以開放、合作、競爭、共享的理念，開展機(jī)構(gòu)設(shè)計理論方法及應(yīng)用、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與尺度綜合、運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)、機(jī)構(gòu)性能分析與評價、機(jī)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計、機(jī)構(gòu)先進(jìn)制造、機(jī)構(gòu)控制與檢測等基礎(chǔ)共性技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研究，已形成以機(jī)構(gòu)設(shè)計理論研究、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制一體化為特色，能為制造業(yè)提供機(jī)構(gòu)設(shè)計與控制解決方案或成套技術(shù)的科技開發(fā)和資源共享的技術(shù)平臺。

實驗室現(xiàn)有科研面積約2400m2，近年累計投入2000余萬元用于軟硬件條件建設(shè)，現(xiàn)有?？怂箍等鴺?biāo)測量儀、三維光學(xué)測量系統(tǒng)、X-射線衍射儀、金相顯微鏡、超景深顯微鏡、日置存儲記錄儀、機(jī)械裝備故障診斷與維修實驗臺、萬能材料試驗機(jī)、自動沖擊試驗機(jī)等檢驗檢測設(shè)備以及移動式激光熔覆機(jī)器人、攪拌摩擦焊機(jī)、五軸加工中心、3D打印機(jī)、立式加工中心、高速干切滾齒機(jī)等多臺加工設(shè)備，并已購置ANSYS有限元分析、Creo三維設(shè)計、ADAMS機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)分析等大型商用軟件，試驗條件優(yōu)良，設(shè)施完備。

實驗室現(xiàn)有固定研究人員30余人，其中教授10人，副教授和高級工程師15人，博士占90%以上；有“巴渝學(xué)者”特聘教授、重慶英才創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等省部級及以上人才8人次，重慶市高校創(chuàng)新團(tuán)隊2個。

研究方向及特色

實驗室定位于機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域，瞄準(zhǔn)重慶市支柱和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)對機(jī)構(gòu)設(shè)計與控制的重大需求，聚焦高速、高精度、高可靠性、重載、智能化的學(xué)科前沿，圍繞機(jī)構(gòu)的尺度綜合與耦合設(shè)計、動力學(xué)仿真與控制、精度保證、損傷修復(fù)與再制造等方面的關(guān)鍵科學(xué)問題，開展系統(tǒng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究。

（1）機(jī)構(gòu)分析與綜合。

該方向重點圍繞機(jī)器人機(jī)構(gòu)、車輛懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、機(jī)械式無級變速器機(jī)構(gòu)、風(fēng)電裝備機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域，開展復(fù)雜機(jī)構(gòu)設(shè)計理論與方法、尺度綜合與分析等基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究。在國家自然科學(xué)基金項目、重慶市基礎(chǔ)研究與前沿探索項目等支持下，形成了獨(dú)具特色的基于過約束分析及其配置策略的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，以及基于螺旋理論的少無過約束機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及誤差分析方法，相關(guān)成果發(fā)表在《機(jī)械工程學(xué)報》、Mechanism and Machine Theory等期刊及IFToMM等國際會議，并得到了較多的關(guān)注和引用。研發(fā)的汽車懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、無級變速器等產(chǎn)品取得了工程化應(yīng)用。

（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動控制與檢測技術(shù)。

該方向主要圍繞機(jī)器人及智能裝備、汽車摩托車、環(huán)保裝備等產(chǎn)業(yè)，開展光機(jī)電多學(xué)科融合的系統(tǒng)設(shè)計理論，以及光機(jī)電一體化集成技術(shù)在機(jī)電裝備檢測與控制領(lǐng)域的研究。在國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃“智能機(jī)器人”重點專項等項目的支持下，創(chuàng)新并實踐機(jī)械振動“動力-能量-信息一體化的控制與利用”特色和交叉理論體系，并運(yùn)用先進(jìn)的控制理論和方法研究機(jī)床運(yùn)動控制、多機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及負(fù)載分配、機(jī)器人力-位混合控制等技術(shù)，相關(guān)研究成果在機(jī)械振動權(quán)威期刊Journal of Sound and Vibration、Journal of Vibration and Control，機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)權(quán)威期刊Smart Materials and Structures、Mechanical Systems and Signal Processing上發(fā)表，被多個國家的研究團(tuán)隊借鑒、正面引用和評價。

（3）機(jī)構(gòu)先進(jìn)制造技術(shù)。

針對制造裝備服役工況復(fù)雜、載荷復(fù)雜多變但對其運(yùn)動定位精度/重復(fù)定位精度、可靠性及壽命、結(jié)構(gòu)輕量化等要求高的難題，重點研究保證機(jī)構(gòu)性能要求的先進(jìn)制造工藝及技術(shù)。在國家自然科學(xué)基金項目、國家重點研發(fā)計劃戰(zhàn)略性國際創(chuàng)新合作重點專項等項目的資助下，對軍工產(chǎn)品、汽車、摩托車中各種復(fù)雜形狀、難變形材料零件的冷擺輾、冷擠壓、溫鍛、冷溫復(fù)合成形等精密成形加工技術(shù)進(jìn)行研究，研制金屬精密成形加工工藝與成套裝備；應(yīng)用激光熔覆等表面工程技術(shù)，研究開發(fā)了離心泵葉輪、蝸輪蝸桿副、齒輪等零部件的修復(fù)與再制造工藝；相關(guān)成果發(fā)表在International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology、《機(jī)械工程學(xué)報》等期刊，獲中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎，并應(yīng)用于重慶機(jī)床集團(tuán)、重慶水泵廠等制造企業(yè)，在國內(nèi)形成重要影響力。

兩轉(zhuǎn)動-移動并聯(lián)主軸頭

Rec4三移動-轉(zhuǎn)動并聯(lián)機(jī)構(gòu)

研究成果與影響力

機(jī)構(gòu)學(xué)是機(jī)械工程的基礎(chǔ)學(xué)科，是發(fā)展機(jī)器人、高端制造裝備、環(huán)保裝備、軌道交通裝備等產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)技術(shù)，在重慶市建設(shè)國家重要現(xiàn)代制造業(yè)基地的戰(zhàn)略背景下，對重慶市經(jīng)濟(jì)及社會發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。近年來，實驗室承接了各類國家級及省部級課題、企業(yè)委托課題60余項，經(jīng)費(fèi)上千萬元，獲得省部級科技獎勵4項，授權(quán)發(fā)明專利40余項，發(fā)表論文100余篇，形成了一批較有影響力的標(biāo)志性研究成果，特別是制造裝備機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、機(jī)構(gòu)在線檢測與控制、機(jī)構(gòu)損傷修復(fù)與再制造等方面的研究，形成的成果在重慶市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)等進(jìn)行了應(yīng)用，大大推動了重慶市制造業(yè)的發(fā)展，提高了重慶市的制造能力及技術(shù)水平。

合作交流與人才培養(yǎng)

實驗室重視開展國際交流合作，聯(lián)合荷蘭文德斯?jié)h姆應(yīng)用技術(shù)大學(xué)、美國羅文大學(xué)、美國韋德恩大學(xué)、英國哈德斯菲爾德大學(xué)、英國卡迪夫大學(xué)等國外高校及研究機(jī)構(gòu)的一批著名學(xué)者開展合作研究及交流，并通過人員互訪、研究生共同培養(yǎng)、聯(lián)合承擔(dān)戰(zhàn)略性國際科技創(chuàng)新合作項目等方式，形成資源共享，提升實驗室的研究能力及學(xué)術(shù)影響力。

在國內(nèi)合作方面，實驗室聯(lián)合企業(yè)成立了重慶市激光應(yīng)用工程技術(shù)研究中心、機(jī)床再制造工程研究分中心等校企合作創(chuàng)新平臺，與重慶機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、重慶華數(shù)機(jī)器人有限公司、重慶市光學(xué)機(jī)械研究所、重慶水泵廠有限責(zé)任公司、重慶機(jī)電增材制造有限公司、中國中車株洲特裝智能裝備有限公司等企業(yè)展開了深度合作，在機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人、光機(jī)電一體化、激光增材再制造、零部件精密成形加工等方面形成多項研究成果。

在人才培養(yǎng)方面，重點實驗室每年招收碩士研究生20～30名，并積極擴(kuò)大研究生招生規(guī)模，重視碩士研究生的思想政治素質(zhì)、創(chuàng)新能力、應(yīng)用與實踐能力的培養(yǎng)。強(qiáng)化“科研的核心是育人”的共同認(rèn)知，全面開放實驗室，吸引和鼓勵有研究能力的本科生早進(jìn)實驗室、早進(jìn)團(tuán)隊、早進(jìn)項目，引導(dǎo)本科生在科研工作環(huán)境中開展參與式、互動式和研究式的學(xué)習(xí)，積累科研實踐經(jīng)驗，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力。重點實驗室是重慶市中小學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地，每年通過雛鷹計劃項目等形式吸引10～20名優(yōu)秀青少年入駐重點實驗室學(xué)習(xí)交流。