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基于大行程柔性铰链的6自由度并联机器人系统的研究
随着机器人技术的逐步完善,适于特殊作业的机器人种类也日益增多,其应用领域不断拓展到微电子制造,MEMS封装与组装,高精密机械加工与装配,生物芯片制备,大范围高速扫描检测装备等行业.随之而来的,各行业对机器人的性能指标提出了越来越高的要求,追求机器人的高定位精度,高重复精度,高分辨力,同时还要求其工作范围大,质量轻,能耗低等,从而对机器人结构的设计提出了更高的要求.在这样的前提之下,为满足人类向微小世界探寻的需要,作为机器人技术发展的一个重要分支,微操作机器人成为机器人学中十分活跃的研究领域. 本文结合国家"863"计划项目"6自由度纳米级宏微操作机器人的研究(项目编号2002AA422260)"和"原型装置靶瞄准定位系统工程预先研究项目(项目编号863-804-5)",共搭建了3套实验系统,其中采用了单一驱动以及双重驱动两条技术方案.在广泛的分析了目前已有的柔性精密定位系统,并联精密定位系统和宏/微双重驱动系统的基础之上,针对目前大范围运动定位与高精度定位的应用实际需要,提出了大行程柔性铰链的概念设计,并以此构建六支链大行程柔性并联结构定位系统,为满足超高精度的定位需要,在并联支链中集成了压电陶瓷驱动,构成了宏/微双重驱动并联结构系统,充分体现了驱动,结构,检测一体化的设计思想. 在结构单元的设计方面,针对当前柔性铰链运动范围小等问题,在通用的球副柔性铰链的基础之上,提出了大行程柔性铰链的概念设计;在柔性并联结构的设计方面,提出了在通用的并联结构系统中,采用大行程柔性铰链代替传统运动副的设想,建立基于大行程柔性铰链的并联结构系统. 在大行程柔性并联结构的运动学建模方面,利用材料力学的基本原理和小变形假设,推导了大行程柔性铰链的数学模型,并给出了在全局坐标系下的显式表达;在此基础之上,通过刚度组集的办法建立了大行程柔性铰链并联结构柔性支链的运动表达式,通过联立运动位移协调方程和力约束协调方程,建立了并联结构的位置解模型. 由于并联结构系统中的各部件,特别是柔性铰链结构在自身变形提供整体结构的运动输出的同时,还经历了大范围的刚体运动,导致大行程柔性并联结构的位置解模型成为典型的几何非线性问题.鉴于此,本文首先推导了空间柔性结构的几何非线性的刚度递推模型,并利用牛顿-莱弗森方法对该模型进行了求解.由于几何非线性模型的迭代求解方式,导致该模型的实时性很差,不易移植至控制系统进行实时控制求解,故在大量的试验尝试的基础之上,选择了BP神经网络方法,建立了3层六输入-六输出的位置解神经网络结构,从而在方便了实时控制编程的同时,还大大提高了系统的位置解的求解速度. 由于柔性并联结构的位置解模型中不仅仅包括结构中的位置信息,还提供了结构中相关的力信息以及刚度信息,本文在上述位置解模型的基础之上,给出了该类系统的刚度模型,并建立了并联结构中的结构参数和尺度参数对系统刚度的影响图谱,对这类系统的结构综合以及优化设计提供了有力的工具. 在大行程柔性并联结构的动力学建模方面,采用了欧拉梁理论和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于实际位移的大行程柔性铰链并联机器人各支链的动力学模型,并通过位移协调方程和动力协调方程,最终得到并联系统的动力学模型.综合采用了纽马克方法和牛顿-莱弗森方法解决了系统动力学求解问题,并通过一个算例进行了基于逆动力学的求解仿真. 在大行程柔性并联结构的样机实验方面,我们提出了采用大行程柔性铰链作为被动关节的6-PSS并联机器人系统,该系统采用压电马达作为驱动器,精密光栅尺作为位置反馈元件,其可在立方厘米级的工作空间内实现微米级精度的运动;在此基础之上,我们在并联机器人的支杆中嵌入压电陶瓷,在压电马达的宏运动结束之后,压电陶瓷可以驱动并联机器人进一步的微调,从而得到一个6-PSS和6-SPS结合宏微双重驱动并联机器人系统,其中,微动系统可在微米级运动空间内实现纳米级的运动精度.基于大行程柔性铰链的宏微双重驱动并联机器人系统,可以同时满足大工作空间和高精度的工程需要.此外,我们将大行程柔性铰链并联机器人系统,成功的应用到激光瞄准靶支撑装置中,其厘米级的运动范围和纳米级的运动分辨力,使其在神光III系统中发挥了十分重要的作用.
哈尔滨工业大学 2021-05-04
基于精细化运动想象脑电信号控制的机械手系统及方法
本发明公开了一种基于精细化运动想象脑电信号控制的机械手系统及方法,该系统包括脑电采集装置、计算机和多维度机械手;脑电采集装置包括电极帽、信号发送装置与信号接收装置;电极帽为非侵入式电极帽,直接佩戴在操作者头顶,采集操作者运动感觉区域的脑电信号,通过信号发送装置发送到信号接收装置;信号接受装置与计算机连接,计算机处理脑电信号,并将控制命令发送给所述多维度机械手,控制机械手的两个手爪电机、手腕电机、手肘电机和肩关节电机运动。操作者无需进行肢体运动,只要想象就能使机械手按照操作者的意愿实现抓取物体、搬运物体等功能,可以使瘫痪、丧失运动机能的残疾人重新实现一些基本的生活动作。
浙江大学 2021-04-11
南京大学场发射扫描电子显微镜系统公开招标公告
南京大学场发射扫描电子显微镜系统 招标项目的潜在投标人应在中招联合招标采购平台网址为:http://www.365trade.com.cn/获取招标文件,并于2022年06月29日 14点00分(北京时间)前递交投标文件。
南京大学 2022-06-09
天津大学福州国际研究院科研管理系统采购项目竞争性磋商公告
天津大学福州国际研究院科研管理系统采购项目竞争性磋商
天津大学 2022-06-23
北京交通大学智能体育场馆管理系统项目竞争性磋商公告
北京交通大学智能体育场馆管理系统项目竞争性磋商
北京交通大学 2022-06-23
单糖木糖制品在制备预防和治疗泌尿系统感染药物中的应用
本发明提出单糖-木糖(D-xylose)通过与尿道致病性大肠杆菌的菌毛抗原相结合,抑制尿道致病性大肠杆菌在尿道中的定殖,从而具有预防和治疗尿道致病性大肠杆菌造成的泌尿系统感染的效果。
天津医科大学 2021-02-01
基于FPGA的TFT-LCD液晶屏的差分数据格式转换系统
低压差分LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)传输技术因具有低功耗、低误码率、低串扰辐射等特点,被广泛地应用在高带宽和高速I/O接口通信系统中。目前,在各种类型的TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display)薄膜晶体管液晶显示屏的图像数据接口通信中都采用LVDS传输技术。但是不同厂家、不同尺寸、不同分辨率的TFT-LCD屏对应传输信号的差分格式及协议不同,影响了屏的兼容性,为生产视频处理电路主板的厂家测试带来了极大的不方便,实际生产中急需要把种类繁多的差分数据协议转换成具有多媒体标准协议的TMDS数据格式。本项目将对应不同尺寸、不同分辨率、不同传码率的TFT-LCD液晶显示屏的差分数据格式及传输协议的图像信号转换为多媒体标准协议的TMDS格式信号,采用片上系统FPGA器件实现, 提高显示屏的兼容性,方便生产显示器的厂家测试电路主板,提高了生产效率。
青岛大学 2021-05-10
基于AI大数据深度学习的胃肠道肿瘤辅助病理诊断系统的研发
针对植物油炼制过程产生的脱臭馏出物化合物因其组分结构相似和物化性质相近导致现有主要生产技 病理是肿瘤诊断的金标准。病理诊断的准确严重依赖病理科医生的经验。智能化数字病理是数字化病 术中分离选择性差等关键问题,提出了以离子液体类溶剂强化的维生素E提取技术,重点发展植物脱臭馏 理与人工智能(AI)的结合,其推广不但能减轻病理医生的工作负担,还能提高医疗欠发达地区的诊断水 出物中维生素E提取的连续萃取分离工艺。基于相平衡实验数据拟合热力学模型参数,构建离子液体类溶 平,是病理学发展的未来趋势。
中山大学 2021-04-10
装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法
本发明公开了一种装有陀螺稳定系统的两轮前后置自平衡电动车及其控制方法。它包括底盘、驾驶室、陀螺稳定器、蓄电池、前轮、后轮、方向盘、座椅、轮支撑架、电动车架、传感器、信号处理器、电路控制系统。本发明适用于乘坐代步,特别注重乘用安全。本发明具有全封闭的驾驶舱,满足驾驶者全天候的驾驶需求,利用高速转动的陀螺的定轴性来维持车辆平衡,当传感器检测到陀螺器停止工作或者车辆转弯时,电动车架自动伸出维持车辆直立。本发明具有两轮电动车的优点:节能、环保、体积小等;同时具有四轮轿车的舒适、安全等特点。
浙江大学 2021-04-11
基于Web技术的汽车零部件产品知识数据库系统
汽车零部件产品知识数据库系统主要用于汽车产品的自主开发设计。系统内可储存相关成熟产品的设计图纸、结构图片、及设计知识。为设计师进行新产品设计开发提供查询和参考。系统可运用关键词或图号或所属关系进行模糊查询,调用内存中的设计图纸、结构图片、及设计知识。实现技术支持的目标。 系统可实现权限管理,即根据不同的权限进行分级授权管理和存储调用AutoCAD、Pro/E、UG、CATIA等多种绘图软件绘制的工程视图,以及对相关图片、表格和测试报告等资料。并设计接口以兼容和调用采用其它设计计算模块,使其能有效的进行二次应用与管理操作
上海理工大学 2021-04-11
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