郭宏伟科研成果

基本信息 研究方向 研究成果 研究团队 招生信息 团队动态 ... 团队动态 新建主栏目 基本信息 名称 郭宏伟，长聘教授、博士生导师，哈工大青年科学家工作室负责人，国家高层次人才计划入选者。 主要从事空间折展变形机构与控制、飞行器智能变构型结构与机构研究，承担国家探月工程、国家自然科学基金、载人航天项目等20余项，科研经费2400余万元；获国家技术发明二等奖1项、获省部级技术发明一等奖3项、科技进步一等奖2项；黑龙江省青年科技奖；发表学术论文100余篇，获授权国家发明专利60余项。 教育经历 1999.9-2003.7 哈尔滨工业大学 机械设计制造及其自动化 学士学位 2003.7-2005.9 哈尔滨工业大学 机械电子工程 硕士学位 2005.9-2009.7 哈尔滨工业大学 机械设计及理论 博士学位 工作经历 2009.7-至今 哈尔滨工业大学 机电工程学院航空宇航制造工程系 教授/博导 2010.9-2013.6 哈尔滨工业大学 力学博士后流动站 博士后 2011.9-2012.9 英国牛津大学 工程系 访问学者 学术兼职 名称 中国机械工程学会-空间机构学专业委员会 副总干事 常务委员 国际机构学与机器科学联合会 IFToMM 中国委员会 委员 IEEE 高级会员 ASME 高级会员 国家自然科学基金涵评专家、国家高层次人才评审专家 审稿专家：ASME Journalof Mechanisms and RoboticsASME Journalof Mechanical DesignActa AstronauticaEngineering StructuresIEEE ACCESSStructural and Multidisciplinary OptimizationADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERINGMECHANISM AND MACHINE THEORYChinese Journal of Aeronautics机械工程学报航空学报 飞行器仿生智能变形翼技术 名称 主要研究内容： 基于仿生原理的变形飞行器气动外形设计; 基于仿生原理的变形机构与分布式驱动技术; 基于仿生原理的刚柔混合式变形蒙皮设计; 变形翼结构/机构一体化设计与性能评价; 变形飞行器原理样机研制与试验测试. 主要承担课题： 高速飞行环境下瞬态折展变形机构设计理论. 国家自然科学基金重大项目 可变型结构与空间操控技术 名称 主要研究内容： 1. 可变形桁架机构创新设计2. 可变布局飞行器创新设计3. 智能材料作动器与驱动器4. 基于仿生学的空间自适应捕获机构5. 空间非合作目标抓捕策略与控制 主要承研课题： 1. 空间大尺度可变构型智能结构体创新设计与在轨操控方法研究 国家自然科学基金重点项目 2. 面向在轨服务的可变构型航天器结构与控制技术 国家重点实验室自主课题 空间大型可展开机构及控制 名称 主要研究内容：1. 可展开机构构型创新设计理论与方法2. 基于仿生学的模块化组网与优化设计3. 多柔体非线性动力学建模与仿真4. 空间环境下机构动态精度建模与分析5. 空间机构精度在轨测量与控制方法 主要承研课题： 1. 空间大口径索肋刚化式折展天线机构及其动力学行为研究 国家自然科学基金 2. 面向空间太阳能电站（SSPS）的大型空间结构设计制造基础问题 国家自然科学基金重点项目 3. 大型轻量化张拉式空间可展开天线机构创新设计与多构态优化 国家自然科学基金 期刊论文 名称 1. Dynamic analysis andnonlinear identification of space deployable structure，JOURNALOF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY，2013，20（5）：1204-1213 2. Effectsof Joint on Dynamics of Space DeployableStructure，CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING，2013,26（5）：861-872 3. Experimentand Formulations for the Dynamic Characteristics of Jointed Structures，ADVANCES IN MECHANICAL ENGINEERING，2013 4. Optimizingcrashworthiness design of square honeycomb structure，JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY，2014，21（9）：912-919 5. Equivalenceand dynamic analysis for jointed trusses based on improved finite elements，PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OFMECHANICAL ENGINEERS PART K-JOURNAL OF MULTI-BODY DYNAMICS，2014,228（1）：47-61 6. TopologyStructure Synthesis and Analysis of Spatial Pyramid Deployable Truss Structuresfor Satellite SAR Antenna，CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING，2014，27（4）：683-692 7. NonlinearCharacteristic of Spherical Joints with Clearance，JOURNAL OF AEROSPACE TECHNOLOGY AND MANAGEMENT，2015，7（2）：179-184 8. Flexuralvibration band gaps in a double-side phononic crystal plate，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，2015,118（4） 9. Effectsof rotated square inserts on the longitudinal vibration band gaps in thinphononic crystal plates，MODERN PHYSICS LETTERS B，2015，29（20） 10. Dampingformulations for jointed deployable space structures，NONLINEAR DYNAMICS，2015，81（4）1969-1980 11. Elasticwave band gaps tuned by configuring radii of rods in two-dimensional phononiccrystals with a hybrid square-like lattice，MODERN PHYSICS LETTERS B，2015,29（35-36） 12. Deploymentanalysis and optimization of a flexible deployable structure for largesynthetic aperture radar antennas，PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERSPART G-JOURNAL OF AEROSPACE ENGINEERING，2016,230（4）：627 13. Vibrationband gaps in double-vibrator pillared phononic crystal plate，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，2016,199（1） 14. StructureSynthesis and Optimization of Feed Support Mechanisms for a DeployableParabolic Antenna，Journal of aerospace technology and management，2016,8（1）：73-81 15. Largedeployable network constructed by Altmann linkages，Proceedings of the Institution of MechanicalEngineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science，2016,203-210 16. Networking of Bennett linkages and its application on deployable parabolic cylindricalantenna，Mechanism and Machine Theory，2017,109:95-125 17. Large deployable network constructed by Altmann linkages, Journal of Mechanical Engineering Science, 2017,231（2）：341-355 18. Shape accuracy optimization for cable-rib tension deployable antenna structure with tensioned cables, Acta Astronautica, 2017，140:66-77 19. Type synthesis of deployable single-loop overconstrained linkages based on Bennett linkages,Mechanism and machine theory,2018，2(120),page1-29 20. Conceptual configuration synthesis of line-foldable type quadrangular prismatic deployable unit based on graph theory, Mechanism and machine theory,2018，121:563-582 21. Conceptual configuration synthesis and topology structure analysis of double-layer hoop deployable antenna unit, Mechanism and machine theory,2018，11,129:232-260 22. Design and Dynamic Equivalent Modeling of Double-layer Hoop Deployable Antenna,International Journal of Aerospace Engineering,2018，2941981 23. Structural design and optimization of large cable–rib tension deployable antenna structure with dynamic constraint, Acta Astronautica,2018.10:151:160-172 24. Configuration Design of an Under-Actuated Robotic Hand Based on Maximum Grasping Space, CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING,2018.12,31（1） 25. Design and Experiment of Triangular Prism Mast with Tape-Spring Hyperelastic Hinges,CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING,2018.12,31（1） 26. Design and motion analysis of new 3RRlS metamorphic parallel mechanism for large-scale reconfigurable space multifingered hand,Journal of Mechanisms and Robotics.2018 27. Self-adaptive grasp analysis of a novel under-actuated cable-truss robotic finger,Journal of Mechanical Engineering Science, 2018: 0954406218779612. 28. Design and analysis of flexure revolute joint based on four-bar mechanism.Acta Astronautica, 2018,Vol. 151,420-431. 29. Self-adaptive grasp process and equilibrium configuration analysis of a 3-DOF UACT robotic finger,MECHANISM AND MACHINE THEORY,2019.3 30. Cable-truss hybrid double-layer deployable mechanical network constructed of Bennett linkages and planar symmetric four-bar linkages,MECHANISM AND MACHINE THEORY,2019.3 31. Actuation distribution and workspace analysis of a novel 3(3RRlS) metamorphic serial-parallel manipulator for grasping space non-cooperative targets ,MECHANISM AND MACHINE THEORY,2019.5 32. A transformation method to generate the workspace of an n(3RRS) serial–parallel manipulator,Journal of Mechanical Design,2019.4 33. Configuration synthesis of planar folded and common overconstrained spatial rectangular pyramid deployable truss units,Chinese Journal of Aeronautics,2019.5 34. Wrapping dynamic analysis and optimization of deployable composite triangular rollable and collapsible booms, STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION, 2019.4 35. Design of Flexure Revolute Joint Based on Double Compliant Curved Beam ,JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE,2019.7 36. Cell division method for mobility analysis of multi-loop mechanisms, MECHANISM AND MACHINE THEORY,2019 37. Design of A New N-shape Composite Ultra-thin Deployable Boom in the Post-buckling Range using Response Surface Method and Optimization，IEEE ACCESS，2019.7 38. Design and form finding of cable net for a large cable–rib tension antenna with flexible deployable structures，Engineering Structures，2019.11 39. Coiling and depolying dynamic optimization of a C-cross section thin-walled composite deployable boom，Structural and Multidisciplinary Optimization，DOI: 10.1007/s00158-019-02429-x 40. A 3-R(SRS)RP Multi-Loop Mechanism: Design, Kinematics, Singularity, and Workspace，Journal of Mechanisms and Robotics，2020.2 41. Mobility Analysis of the Threefold-Symmetric Bricard Linkage and Its Network，Journal of Mechanisms and Robotics，2020.2 发明专利 名称 空间大型杆式伸展臂展开驱动机构 ZL200710144774.1 2009.8.26 伸缩连杆锁定机构 ZL20081 0064202.7 2010.1.6 垂直方向增力机构 ZL20081 0064203.1 2010.6.9 增加位移的方形套筒式形状记忆合金作动器 ZL201010551037.5 2012.1.25 圆形套筒式形状记忆合金作动器 ZL201010551686.5 2012.1.25 增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器 ZL201010551691.6 2012.1.25 一种七转动副可展单元及采用该单元的空间可展机构 ZL201110089823.2 2013.1.16 一种空间可折展支撑臂的驱动装置 ZL201210464602.3 2015.05.13 可扩展欠驱动索杆桁架式机械手爪 ZL201410056414.6 2015.12.09 一种间歇式弹簧展开铰链减速机构 ZL201410168278.X 2016.03.02 一种具有隔振特性的正方形栅格板 ZL201410366127.5 2016.03.02 一种基于形状记忆合金带隙可调的声子晶体隔振器 ZL201410377170.1 2016.03.02 一种降低展开铰链锁定冲击的减速部件 ZL201410412398.X 2016.03.02 基于肋机构的模块化空间曲面折展天线机构 ZL 2014 1 0270268.7 2016.05.18 一种圆形套筒式声子晶体隔振器 ZL 201410366130.7 2016.05.18 一种模块化局域共振型声子晶体隔振垫 ZL 201410376982.4 2016.05.18 弹性铰链驱动的桁架式可折展单元及可折展支撑臂 ZL201410578208.1 2016.05.18 基于阻力弹簧的低冲击展开铰链 ZL 201410386967.8 2016.08.17 一种模块化空间抛物柱面折展天线机构 ZL 201410252517.X 2016.08.24 一种剪叉联动式折展抛物柱面天线机构 ZL 201410465635.9 2016.08.24 基于无源驱动的双层环形桁架天线机构 ZL201410624812.3 2017.4.12 一种基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速机构 ZL201410421692.7 2016.9.7 弹性铰链驱动的双层环形桁架天线机构 ZL201410624814.2 2017.1.18 空间可伸缩桁架式二元光学相机及其在轨工作方法 ZL201510212434.2 2017.1.18 一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构 ZL201510209722.2 2017.8.25 空间可展开环形张拉整体天线机构 ZL201510446461.6 2018.3.16 一种可重复变构型桁架式航天器结构 ZL201610423343.8 2018.3.16 一种剪叉联动式环形空间可展开天线机构 ZL201610560746.7 2018.10.2 一种用于狭小空间内螺母装配的机械臂工装机构 ZL201710190891.5 2018.11.2 科技奖励 名称 国家技术发明二等奖，2014（排6） 黑龙江省技术发明一等奖，2019（排1） 3. 黑龙江省技术发明一等奖，2018（排4） 4. 省部级科技进步一等奖，2021（排4） 5. 省部级科技进步一等奖，2022（排1） 教师 名称 姓名 职称 研究方向 邓宗全 院士 宇航空间机构、星球探测机器人与采样技术、特种机器人 刘荣强 教授 空间可展开机构、空间欠驱动抓捕机构、星球探测软着陆器与缓冲 陶建国 教授 宇航空间机构、机器人技术 史 创 讲师 空间大型可展开机构 肖 洪 助理研究员 飞行器变形翼机构 学生 名称 序号 姓名 学位 课题方向 1 宋小科 博士生 空间可展开机构构型创新设计与模块化组网理论 2 刘瑞伟 博士生 空间大口径索肋刚化式折展天线机构及其动力学行为研究 3 乔尚玲 博士生 空间欠驱动索杆桁架式机械手及模糊控制研究 4 史创 博士生 空间大口径可展开天线机构及其动力学等效建模 5 李冰岩 博士生 空间索杆张拉式可展开天线创新设计与多构态优化 6 王思聪 博士生 空间薄膜太阳能电池阵机构动力学建模与仿真 7 高明星 博士生 高精度光学可展开机构设计与精度分析 8 李传扬 博士生 可变几何桁架机构及其力学特性研究 9 赵冲 博士生 空间变构型抓捕机构及在轨操控方法研究 10 王春龙 硕士生 空间薄膜成像系统设计与在轨测量调节方法研究 11 黄勇 硕士生 空间索杆式欠驱动机械手研制与试验研究 12 曹鹏飞 硕士生 多杆压紧释放机构设计与力学仿真 13 耿金嵩 硕士生 张拉式可展开太空舱段创新设计与分析 14 欧阳伟民 硕士生 基于智能材料的驱动器设计与试验 15 吴英辉 硕士生 空间可变构型桁架式机构设计与分析 16 张帝 硕士生 离散桁架式可变形飞行器设计与分析 17 王丰华 硕士生 轻量化薄膜天线机构设计与力学分析 18 张哲源 硕士生 空间光学可展开机构动态精度建模与分析 19 王冰凯 本科生 可展开太空舱结构设计与分析 20 岳鑫 本科生 变形翼机构设计与分析 工程师 名称 序号 姓名 职称 主要工作 1 田志东 机械工程师 机构设计、样机研制、试验测试 2 杨德文 机械工程师 机构设计、样机研制 3 梁宁 机械工程师 机构设计与试验测试 4 徐龙帅 电气工程师 电气系统设计与机构运动控制 5 张晓宇 科研助理 团队财务、资料、信息等管理 招生信息 名称 课题方向A 课题名称：空间大尺度可变构型智能结构体创新设计与在轨操控方法研究 课题来源：国家自然科学基金重点项目 研究背景：随着我国对载人飞船、深空探测、在轨服务等重大航天工程的陆续实施，对可实现空间大范围操控的宇航空间机构的需求越发迫切。本课题以空间非合作目标捕获等大范围操控作业为背景，以实现轻量化、高可靠性、高稳定性为目标，围绕空间桁架式多环、多活动度机构-结构系统的创新设计与在轨操控开展创新研究。通过对空间桁架式结构体的可变构型设计以及大尺度重构，构建空间大尺度智能结构体的创新设计理论体系与方法，阐明宇航大尺度结构体空间维度变换基本原理，揭示其非线性动力学特性影响规律，实现对空间结构体的多源混合分布式驱动控制，突破空间大型结构体的自主运动规划与在轨操控瓶颈问题，构建集建模、仿真与优化于一体的综合分析与设计平台。本项目在空间大型结构体可变构型设计、动力学分析与在轨操控等关键科学与技术问题上获得重大突破和创新，为其在太空垃圾回收等领域的在轨应用提供理论依据与技术储备。 课题方向B 课题名称：空间大型可展开机构创新设计理论与方法研究 课题来源：国家自然科学基金 研究背景：随着宇航空间技术的发展，空间机构向大型化、复杂化方向发展，因此大型空间机构在航天领域具有非常重要的应用价值。本课题旨在针对国内外宇航空间机构研究中存在的共性和关键科学问题，以轻型化、模块化、高可靠性、可重复展开与收拢等性能为目标，开展桁架式、索杆张拉式、薄膜式等新型可展开机构创新研究。通过在大尺度可展开机构的组成原理和构型综合创新，形成一维、二维、三维等各种大尺度可展开机构的设计理论体系与方法，阐明空间大尺度可展开机构设计的基本原理与方法，揭示空间大尺度可展开机构动力学特性一般规律。在大尺度可展开机构创新设计、动力学建模理论与方法、智能驱动与仿真、地面模拟与测试等关键技术和重大科学问题上获得重大突破和创新，为大尺度可展开机构在大型卫星平台、空间站、深空探测、高分辨率对地观测等方面的工程应用提供理论设计依据和技术储备。 课题方向C 课题名称：仿生智能变形翼机构技术 课题来源：国家自然科学基金重大项目 课题背景：传统飞行器由于几何形状基本确定不变，其系统模型是基本固定的，在相同的大气环境中，只能做一些特定的飞行和完成一些专门的任务。随着军事和民用领域对飞行器的应用日趋复杂化，迫切需要一种能够有更大的飞行空域和速域，能够高低空、高低速兼顾，甚至从地面起飞、穿越大气层飞行，以执行各种复杂任务的飞行器。传统的飞行器很难适应如此广泛的飞行环境参数变化，并始终保持优良的性能。可变形飞行器是一种全新概念的多用途、多形态飞行器，能够根据飞行环境、飞行剖面等需要进行自适应变形，使飞行航迹、飞行高度和飞行速度等机动多变、灵活自如，以发挥飞行器最优的飞行性能。可变形飞行器不仅可以应用到传统的民用飞机、小型无人机上，使其经济效益更加突出。该技术的发展将为我们带来对于空气动力学、仿生学、驱动结构及驱动方式设计、机构设计、传感器等的设计集成等一系列的工程问题，可推动新型智能材料、仿生设计、结构优化设计、先进传感技术、多信息融合技术等学科领域的发展，对未来新概念飞行器的预研和技术储备具有深远的意义。 招生名额：博士生2-3人、硕士生2-3人、博士后1人 新闻动态 新闻标题 团队成功举办国家自然科学基金重大项目年度学术研讨会 发布时间 2023年7月 新闻标题 折展团队2023届毕业生合影 发布时间 2023年6月 新闻标题 欢送2023届研究生 发布时间 2023年6月