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隨著機器人技術(shù)的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復(fù)精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足人類向微小世界探尋的需要,作為機器人技術(shù)發(fā)展的一個重要分支,微操作機器人成為機器人學(xué)中十分活躍的研究領(lǐng)域. 本文結(jié)合國家"863"計劃項目"6自由度納米級宏微操作機器人的研究(項目編號2002AA422260)"和"原型裝置靶瞄準定位系統(tǒng)工程預(yù)先研究項目(項目編號863-804-5)",共搭建了3套實驗系統(tǒng),其中采用了單一驅(qū)動以及雙重驅(qū)動兩條技術(shù)方案.在廣泛的分析了目前已有的柔性精密定位系統(tǒng),并聯(lián)精密定位系統(tǒng)和宏/微雙重驅(qū)動系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上,針對目前大范圍運動定位與高精度定位的應(yīng)用實際需要,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設(shè)計,并以此構(gòu)建六支鏈大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)定位系統(tǒng),為滿足超高精度的定位需要,在并聯(lián)支鏈中集成了壓電陶瓷驅(qū)動,構(gòu)成了宏/微雙重驅(qū)動并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng),充分體現(xiàn)了驅(qū)動,結(jié)構(gòu),檢測一體化的設(shè)計思想. 在結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計方面,針對當前柔性鉸鏈運動范圍小等問題,在通用的球副柔性鉸鏈的基礎(chǔ)之上,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設(shè)計;在柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面,提出了在通用的并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,采用大行程柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)運動副的設(shè)想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng). 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的運動學(xué)建模方面,利用材料力學(xué)的基本原理和小變形假設(shè),推導(dǎo)了大行程柔性鉸鏈的數(shù)學(xué)模型,并給出了在全局坐標系下的顯式表達;在此基礎(chǔ)之上,通過剛度組集的辦法建立了大行程柔性鉸鏈并聯(lián)結(jié)構(gòu)柔性支鏈的運動表達式,通過聯(lián)立運動位移協(xié)調(diào)方程和力約束協(xié)調(diào)方程,建立了并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型. 由于并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的各部件,特別是柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)在自身變形提供整體結(jié)構(gòu)的運動輸出的同時,還經(jīng)歷了大范圍的剛體運動,導(dǎo)致大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型成為典型的幾何非線性問題.鑒于此,本文首先推導(dǎo)了空間柔性結(jié)構(gòu)的幾何非線性的剛度遞推模型,并利用牛頓-萊弗森方法對該模型進行了求解.由于幾何非線性模型的迭代求解方式,導(dǎo)致該模型的實時性很差,不易移植至控制系統(tǒng)進行實時控制求解,故在大量的試驗嘗試的基礎(chǔ)之上,選擇了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統(tǒng)的位置解的求解速度. 由于柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型中不僅僅包括結(jié)構(gòu)中的位置信息,還提供了結(jié)構(gòu)中相關(guān)的力信息以及剛度信息,本文在上述位置解模型的基礎(chǔ)之上,給出了該類系統(tǒng)的剛度模型,并建立了并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和尺度參數(shù)對系統(tǒng)剛度的影響圖譜,對這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)綜合以及優(yōu)化設(shè)計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的動力學(xué)建模方面,采用了歐拉梁理論和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于實際位移的大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人各支鏈的動力學(xué)模型,并通過位移協(xié)調(diào)方程和動力協(xié)調(diào)方程,最終得到并聯(lián)系統(tǒng)的動力學(xué)模型.綜合采用了紐馬克方法和牛頓-萊弗森方法解決了系統(tǒng)動力學(xué)求解問題,并通過一個算例進行了基于逆動力學(xué)的求解仿真. 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的樣機實驗方面,我們提出了采用大行程柔性鉸鏈作為被動關(guān)節(jié)的6-PSS并聯(lián)機器人系統(tǒng),該系統(tǒng)采用壓電馬達作為驅(qū)動器,精密光柵尺作為位置反饋元件,其可在立方厘米級的工作空間內(nèi)實現(xiàn)微米級精度的運動;在此基礎(chǔ)之上,我們在并聯(lián)機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結(jié)束之后,壓電陶瓷可以驅(qū)動并聯(lián)機器人進一步的微調(diào),從而得到一個6-PSS和6-SPS結(jié)合宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),其中,微動系統(tǒng)可在微米級運動空間內(nèi)實現(xiàn)納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),可以同時滿足大工作空間和高精度的工程需要.此外,我們將大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人系統(tǒng),成功的應(yīng)用到激光瞄準靶支撐裝置中,其厘米級的運動范圍和納米級的運動分辨力,使其在神光III系統(tǒng)中發(fā)揮了十分重要的作用.

項目成果/簡介:隨著機器人技術(shù)的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復(fù)精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足

本發(fā)明屬于柔性電子收卷控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種面 向變截面柔性電子的恒應(yīng)力收卷控制系統(tǒng)，其包括張力傳感器、張力 控制器、卷徑傳感器、內(nèi)應(yīng)力測量裝置、內(nèi)應(yīng)力控制器和執(zhí)行件等; 其中卷徑傳感器用于實現(xiàn)料卷外徑的測量;張力傳感器用于檢測薄膜 張力并反饋給張力控制器實現(xiàn)張力的閉環(huán)控制;內(nèi)應(yīng)力測量裝置包括 一組壓力傳感器、導(dǎo)電滑環(huán)以及若干固定零件，并用于實現(xiàn)料卷內(nèi)部 應(yīng)力分布狀態(tài)的測量并將其饋給張力控制器，實現(xiàn)料卷內(nèi)部應(yīng)力的閉 環(huán)控制。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的收卷控制工藝。通過本發(fā)明，能夠以 更為高效和高精

本發(fā)明公開了一種適用于成卷柔性電子器件的逐片轉(zhuǎn)移裝置， 包括薄膜進給單元、載帶輸送單元、真空輥吸附單元、壓輥轉(zhuǎn)移單元 和廢料剔除單元，其中薄膜進給單元用于薄膜的進給運動并對薄膜進 行模切，模切后的薄膜經(jīng)真空輥吸附單元驅(qū)動至壓輥轉(zhuǎn)移單元，模切 后的薄膜在壓輥轉(zhuǎn)移單元中實現(xiàn)與載帶之間的粘著和固定，廢料剔除 單元則根據(jù)工況需要提供多種對廢料的實時檢測和剔除操作。通過本 發(fā)明，各個模塊單元之間相互聯(lián)系，共同協(xié)作，實現(xiàn)對成卷柔性電子 器件逐片的高速檢測轉(zhuǎn)移過程，同時具備運動穩(wěn)定性和可靠性好等優(yōu) 點。

GL-CS-2E型 機電一體化柔性生產(chǎn)綜合實訓(xùn)系統(tǒng)是使用柔性制造技術(shù)中具有代表性的制造自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)優(yōu)化，總體效益、柔性，優(yōu)化以外產(chǎn)品并對其進行升級改造并進而贏得競爭的智能制造技術(shù)。

目前我國開始發(fā)展單體泵燃油噴射系統(tǒng)以使發(fā)動機的排放達到歐III排放標準，這對于我國節(jié)約能源、保護環(huán)境、降低車輛運輸成本等具有重要意義。本項目開發(fā)對單體泵內(nèi)的關(guān)鍵零件—柱塞進行表面改性的工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)，使表面改性處理的柱塞不僅具有優(yōu)異的耐磨壽命（顯著優(yōu)于表面覆有TiN薄膜的柱塞），同時具有很低的摩擦系數(shù)（為TiN薄膜的～1/6），使柱塞/泵體摩擦副均具有高度的壽命水平和保持長期精度。

我們已采用磁控濺射沉積方法成功地制備和研究了環(huán)境友好的鈦酸鋇和鉍鎂鋯鈦氧的復(fù)合薄膜，發(fā)現(xiàn)其儲能密度和儲能效率在-100~200 °C溫度區(qū)間內(nèi)都表現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性，并且其寬溫儲能密度明顯高于鉛基材料在這個溫度區(qū)間報道的最大值，使其成為替代鉛基儲能材料的最佳選擇。為了降低生產(chǎn)成本，目前我們正在通過研究和調(diào)控薄膜的生長工藝來實現(xiàn)在成本低廉的Si、Ni等襯底上制備大面積、高質(zhì)量、高性能的復(fù)合儲能薄膜。

本發(fā)明公開了一種基于超磁致伸縮薄膜驅(qū)動器的平面線圈驅(qū)動式微閥，包括下閥體 （1）、依次壓疊在下閥體（1）上的基片（3）、上閥體（4）和平面螺旋線圈（6），下閥 體的底部沿徑向方向分別設(shè)有進液流道（2）和出液流道（11），下閥體的上部設(shè)有液體腔 （13），進液流道（2）設(shè)有垂直向上的與液體腔連通的流道口，出液流道（11）與所述液 體腔連通；基片（3）上表面鍍有具有逆磁致伸縮效應(yīng)薄膜（7），下表面鍍有具有正磁致伸 縮效應(yīng)薄膜（9）；平面螺旋線圈（6）通電后，磁致伸縮薄膜驅(qū)動器在激勵磁場的作用下發(fā) 生形變向上彎曲，使得工作流體通道打開，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)回路的通斷。本發(fā)明具有體積小、 易于微型化、響應(yīng)速度快、可控性強等特點。

該研究利用水浴提拉法制備了雙層定向排列Ag NWs網(wǎng)絡(luò)。基于該網(wǎng)絡(luò)的柔性傳感器可以實現(xiàn)不同變形行為的在線監(jiān)測。基于該傳感器制備了實時手勢探測器，在計算機中對手勢進行重建，為虛擬與現(xiàn)實交互提供了可能性。該研究成果已經(jīng)在SCIENTIC REPORTS 上成功發(fā)表，并入選該期刊年度下載次數(shù)Top 100。