金天国

基本信息 科学研究 论文专利 招生信息 新建主栏目 基本信息 名称 金天国 男，满族，1968年生，博士，副教授 哈尔滨工业大学机电工程学院机电控制及自动化系 主要从事智能制造与工业软件方面的研究 研究方向包括： (1)多机器人运行环境重构与智能规划控制技术； (2)复合材料产品数字化集成制造技术。 编著《CAD/CAM集成技术》，主持国家基础科研项目3项，国家自然基金项目1项，973项目子项1项，部级项目2项。“基于虚实映射的制造工艺智能设计与执行控制方法研究”获黑龙江省科学技术二等奖。发表论文30余篇，专利和软著6项。 主要研究方向： 多机器人运行环境重构与智能规划控制技术 多机器人运行环境重构与智能规划控制技术 名称 1．研究背景 机器人是智能制造的关键装备，机器人的建模、规划与控制是实现机器人与智能制造系统结合的基础。利用人工智能、数字孪生和工业软件等技术，研究机器人运行环境模型构建算法，研究多机器人协同规划、仿真与控制方法；研究基于机器人生产线的调度与运行健康监测技术。为基于机器人的智能制造系统提供支撑。 2．研究内容 （1）基于知识与视觉的机器人运行环境重构 （2）多机器人协同规划、仿真与控制技术 （3）机器人生产线调度与运行健康监测 3．研究成果 经过20年的研究，积累了如下三个方面的研究成果，包括 1）多机器人运行环境重构 通过视觉与3D模型结合，建立多机器人运行结构模型、过程模型和约束知识模型。 2）机器人规划、仿真与控制 基于数字孪生的机器人规划、仿真与控制，实现对复杂产品数字化建模、离散规划与机器人编程。 3）基于机器人的生产线设计与MES系统 4．支撑项目 1）基于数字孪生的复杂产品自动装配，企业项目（2022-） 2）特钢棒材精整线工业机器人系统集成（ZDYF20190088），国家项目（2019-） 3）机电产品低成本设计系统，国家项目（2019-2021） 4）模块化产品接口设计与自动化装配系统，国家项目(2018-2021 ) 5）智能装配过程物料自动配送系统（JCKY2016204A502），国家项目，（2017-2021） 6）复杂机电产品数字化装配生产线建设，企业项目（2016-2020） 7）三维工艺规划与现场装配向导, 企业项目(2014-2018 ) 8）基于知识的装配顺序规划系统，企业项目(2013-2015) 9）工艺知识成果管理系统，企业项目（2011-2013） 10）基于UG的加热器自动化设计平台, 企业项目（209-2012） 11）复杂产品项目与生产管理系统集成技术，国家项目（2006~2010） 12）工艺准备技术及柔性生产线制造执行系统环境，国家项目（2006~2011） 13）复杂产品快速应变的生产技术准备与过程管理系统，国家项目（2003~2008） 14）支持大型企业ERP的PTM2系统，国家项目（2003~2009） 15）发动机装配过程质量保证信息系统，国家项目（2003~2005） 复合材料产品数字化设计与制造技术 名称 1. 研究背景 复合材料结构件广泛应用于航天、航空、汽车等多个领域，设计与制造高度一体化，结构和材料同时成型，具有多尺度、不确定等特点。由于结构建模、工艺设计、成型过程和力学分析都比较复杂，需要用计算几何、有限元和人工智能等多项数字化技术，研究复合材料结构件设计-制造-分析一体化建模与仿真、研究复合材料结构件成型模拟和变形控制技术、研究复合材料结构件力学性能预报与测试技术；形成适合复合材料结构件特点的数字化设计、分析软件工具和制造装备，实现复合材料构件的设计、制造从被动到主动、从定性到定量的变革。 2. 研究内容 （1）基于多学科优化的复合材料构件设计、制造一体化技术（ICME） （2）复合材料结构件成型模拟与变形控制技术 （3）基于数字孪生的复合材料结构件性能预报与积木式试验技术 3. 研究成果 研究了基于多尺度的复合材料结构件材料和结构的统一建模技术、基于虚拟测试的复合材料构件积木式试验和性能预报技术、复合材料结构件 RTM工艺仿真与优化技术、基于激光测距的复合材料构件形面测量与反求技术，开发了相应的软件原型和装备，发表相关论文15篇。软件主要界面如下： 1）复合材料产品设计-制造-测试一体化集成技术 2）复合材料产品积木式实验与虚拟测试技术 4. 支撑项目 1）复合材料元件强度虚拟测试与积木式实验数据库管理系统，企业项目（2022-） 2）基于多尺度耦合求解的RTM工艺预成型体渗透率预报方法研究，国家自然科学基金（2016-2021） 3）复合材料树脂转移成型工艺设计与仿真系统，企业项目（2013-2016） 4）热压罐成型工艺的框架式模具变形分析，企业项目（2012-2014） 5）复合材料成型模具设计及制件性能监测系，973子项目（2010-2013） 6）国产高模量碳纤维复合材料实验知识库系统，企业项目（2008~2011） 7）复合材料成型工艺CAPP管理系统，973子项目（2004~2006） 科研项目 名称 负责完成和参加的科研项目如下： 一、智能离散生产线建模与控制技术 1）基于数字孪生的复杂产品自动装配，企业项目（2022-） 2）特钢棒材精整线工业机器人系统集成（ZDYF20190088），国家项目（2019-） 3）机电产品低成本设计系统，国家项目（2019-2021） 4）模块化产品接口设计与自动化装配系统，国家项目(2018-2021 ) 5）智能装配过程物料自动配送系统（JCKY2016204A502），国家项目，（2017-2021） 6）复杂机电产品数字化装配生产线建设，企业项目（2016-2020） 7）三维工艺规划与现场装配向导, 企业项目(2014-2018 ) 8）基于知识的装配顺序规划系统，企业项目(2013-2015) 9）工艺知识成果管理系统，企业项目（2011-2013） 10）基于UG的加热器自动化设计平台, 企业项目（209-2012） 11）复杂产品项目与生产管理系统集成技术，国家项目（2006~2010） 12）工艺准备技术及柔性生产线制造执行系统环境，国家项目（2006~2011） 13）复杂产品快速应变的生产技术准备与过程管理系统，国家项目（2003~2008） 14）支持大型企业ERP的PTM2系统，国家项目（2003~2009） 15）发动机装配过程质量保证信息系统，国家项目（2003~2005） 二、复合材料产品数字化设计与制造技术 1）复合材料元件强度虚拟测试与积木式实验数据库管理系统，企业项目（2022-） 2）基于多尺度耦合求解的RTM工艺预成型体渗透率预报方法研究，国家自然科学基金（2016-2021） 3）复合材料树脂转移成型工艺设计与仿真系统，企业项目（2013-2016） 4）热压罐成型工艺的框架式模具变形分析，企业项目（2012-2014） 5）复合材料成型模具设计及制件性能监测系，973子项目（2010-2013） 6）国产高模量碳纤维复合材料实验知识库系统，企业项目（2008~2011） 7）复合材料成型工艺CAPP管理系统，973子项目（2004~2006） 获奖情况 名称 1.参编的《CAD/CAM集成技术》，2001年，获首届国防科技工业优秀图书奖 2.“基于虚实映射的制造工艺智能设计与执行控制方法研究”2019年获黑龙江省自然科学进步二等奖（排名第二） 主要论著 名称 1.Bo Yang, Tianguo Jin, Fengyang Bi, Yajun Wei, Jianguang Li. Influence of fabric shear and flow direction on void formation during resin transfer molding. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2015, 68:10-18. [SCI 收录, IF=3.012] 2.Bo Yang, Tianguo Jin, Jianguang Li, Fengyang Bi. Simulation prediction of the preform deformation and resin flow in vacuum infusion process. Polymer Composites, 2014, 35: 1968-1979. [SCI 收录,IF=1.455] 3.Bo Yang, Tianguo Jin, Jianguang Li, Fengyang Bi. Three- dimensional numerical simulation of mold filling process in compression resin transfer molding. Applied Composite Materials, 2014, DOI:10.1007/s10443-014- 9402-7. [SCI 收录, IF=1.29] 4.Bo Yang, Tianguo Jin, Jianguang Li, Feng Bi. Simulating the resin flow and stress distributions on mould tools during compression resin transfer molding. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2014, 33(14):1316-1331. [SCI 收录, IF=1.188] 5.Bo Yang, Tianguo Jin, Jianguang Li, Fengyang Bi. Modeling the resin flow and numerical simulation of the filling stage for vacuum-assisted resin infusion process. Journal of Reinforced Plastics andComposites, 2014, 33(21): 1976-1992. [SCI 收录, IF=1.188] 6.Bo Yang, Tianguo Jin, Jianguang Li, Fengyang Bi. A Novel Fishnet Algorithm for Woven FabricDraping based on Geometry Information. Materials Science- Medziagotyra, 2014, 20(4):513-521. [SCI收录，IF=0.455] 7.Bo Yang, Tianguo Jin. Micro-geometry modeling based on Monte Carlo and permeability prediction ofyarn. Polymer and Polymer Composites, 2014, 22(3): 253-260. [SCI 收录, IF=0.255] 8.Feng-yang Bi, Tian-guo Jin, Gao-liang Peng, Wen-jian Liu. A Rapid Design and Design KnowledgeManagement System for Mould of Autoclave Forming Resin Matrix Composite Components. Polymers& Polymer Composites, 2012, 20(1): 193~200. [SCI 收录, IF=0.255] 9.金天国, 杨波, 李建广, 毕凤阳. 基于多相流的LCM 工艺气泡生成仿真研究. 复合材料学报. 2014,31(3): 725-732. [EI 收录] 10.金天国, 魏雅君, 杨波, 毕凤阳. 预成型体渗透率预测以及压缩变形的影响. 复合材料学报, 2014. [EI收录] 11.Jin Tianguo, Bi Fengyang. A Computer-aided Design System for Framed-mould in Autoclave Processing. International Journal of Automation and Computing. 2010,7(3):261~270. [EI 收录] 12.杨波, 金天国, 郑龙. 微-细双尺度单胞下织物预成型体渗透率预测. 复合材料学报, 2013, 30(5):209-217. [EI 收录] 13.杨波, 金天国, 毕凤阳, 王涛. 基于曲面信息的平面织物铺覆改进渔网算法.复合材料学报, 2014,31(1): 227-233. [EI 收录] 14.杨波, 金天国, 王胜龙. 复合材料游艇艇体真空导入成型工艺浇注系统优化研究. 中国造船, 2013,54(1):213-221. [EI 收录] 15.杨波, 金天国, 毕凤阳, 李建广.预成形体渗透率预测及剪切变形的影响. 材料工程, 2014, 11: 7-14.[EI 收录] 16.Bo Yang, Tianguo Jin, Shenglong Wang. Simulation Optimization of the Filling Process of VacuumInfusion Molding Process for Composite Yacht Hull. 2nd International Conference on Electronic &Mechanical Engineering and Information Technology (EMEIT-2012), 2012, 940-944. [EI 收录] 17.Zhang Xutang, Jin Tianguo, Hou Xin, Zuo Wangmeng, Wang Kuanquan. Multi-step 3D engineeringmodels retrieval based on shape statistical information. Journal of Harbin Institute of Technology (NewSeries).2010,17(1):232~235. [EI 收录] 18.毕凤阳, 杨波, 金天国, 刘文剑. 基于模具预先补偿法的大幅面CFRP 制件形状精度控制方法. 复合材料学报, 2014, DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb. 20140605.002. [EI 收录] 19.毕凤阳, 杨波, 金天国, 张旭堂, 彭高亮, 刘文剑. 树脂基复合材料热压罐成型工艺固化变形模拟. 兵器材料科学与工程, 2014, 37(4): 20-25. 20.金天国，张旭堂，姚娜. 复合材料RTM工艺过程的监测系统,中国科技大学学报，2009 增刊,vol39：157~160. [EI 收录] 21.姜洋，金天国，刘文剑，徐杰. 基于本体的复杂产品设计知识优化集成，计算机集成制造系统,2010,16(9):1828~1835. [EI 收录] 22.郭宁，金天国，刘文剑. 基于虚拟制造单元的制造资源组织模型，计算机集成制造系 统,2010,16(8):1649~1656. [EI 收录] 23.姜洋，金天国，刘文剑. 网络化协同制造环境下的混合访问控制模型，计算机集成制造系统,2009,15(7):1279~1285. [EI 收录] 专利软著 名称 发明专利： 1.桥及基于架桥的负载转移系统，授权号：2019111109015 2.分段式轴类产品装配车间，专利号：2019111917801 3.管道喷涂机器人及异形变截面弯曲管道内壁的喷涂方法，专利号：202110574192.7 软件著作权： 1.哈工大装配现场物料物流管理配送与控制系统，登记号：2021R11L1868622 2.哈工大装配车间物流系统仿真与监测软件V1.0，登记号：2020SR1016898 招生要求 名称 课题组专注智能制造方面的理论及技术研究，具体为智能离散生产线建模与控制技术和复合材料产品数字化设计与制造技术两个方面。 招生要求： 1.对生产线和复材产品的智能制造有兴趣； 2.对人工智能技术感兴趣，具备基础的了解； 3.熟悉C++或Python编程语言，具有一定的算法编程能力。