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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
含氮有机络合剂的合成及其在硫酸铝中 除铁技术的应用
1.项目简介:目前,我国生产的硫酸铝的产品质量较低,主要表现在氧化铝的含量偏低(Al2O3≤17%):铁离子含量过高(0.3~0.1%)。各生产厂家虽然投入了大量的人力和物力降低铁离子含量从而提高氧化铝的含量,但收效甚微。该项目中的含氮有机螯合剂是一种高效的铁离子螯合沉淀剂,在制备无铁或低铁工业硫酸铝中,与其它除铁试剂和方法相比,具有效率高,沉淀速度快,条件温和,工艺技术简单,成本低,无“三废”排放,经济效益和社会效益显著等特点;氮有机螯合沉淀剂用于硫酸铝母液中除铁,可以使固体硫酸铝产品中的含铁量从0.2%降至20ppm,达到无铁级标准。 高纯度的无铁离子硫酸铝广泛应用与高档纸品的生产。 2.技术特点: ①. 该技术除铁效果非常明显,产品经武汉市产品质量监督管理局检验化工站参照HG/T2225-2001标准方法检验,符合Ⅱ型一等品技术指标要求。 ②. 有机螯合沉淀剂的生产工艺简单,设备投资少;没有废酸、废水、废气等污染物排放。符合环保要求。 ③. 此技术应用到原有的硫酸铝生产工艺上无须较大的设备改造,即可达到理想的除铁效果。且该有机络合沉淀剂可回收重复使用。
武汉工程大学 2021-04-11
一种升降的高拉速下抑制结晶器液面波动的系统
(专利号:ZL 201510240031.9) 简介:本发明公开了一种升降的高拉速下抑制结晶器液面波动的系统,属于结晶器工艺优化技术领域。本发明包括主体单元和升降单元,聚流器侧面设有与其相连通的聚流口,聚流器内部设有挡流板;分流器为一长方体,分流器上部设有从分流器的中心向分流器两侧,大小依次增大的若干通孔;出流口通过吊柱与分流器相连,分流器通过大吊柱与升降单元相连;升降车两端设有车轮,车轮与竖直设置的铁轨相配合;铁轨顶部设有滑轮,钢缆一端绕过滑轮与升降车相连,钢缆另一端与升降电机的转轴相连。本发明能够抑制高拉速下结晶器液面波动,且能够使聚流口最大限度聚集由浸入式水口侧孔喷射出来的射流、有效抑制分流器水口上释放钢液量不均匀的现象。
安徽工业大学 2021-04-11
基于眼动技术的视频终端相关性眼病的防控眼动仪
我方与合作方联合开发了一套拥有独立知识产权的眼动识别软件以及与配合使用的外接眼动仪智能硬件。 该套设备可以自动跟踪并分析患者眼睑的肌肉动作,精确抓取不完全瞬目、眨眼过快、眨眼过慢、用眼过度等用眼习惯数据,以自主研发硬件进行智能提示,帮助视频终端引起的干眼症及眼疲劳症患者制定正确用眼习惯计划,有效辅助治疗视频终端相关性干眼及视疲劳。
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
一种内轮与外轮相分离的转速可控的吸引性磁悬浮轮子
本发明公开了一种内轮与外轮相分离的转速可控的吸引性磁悬浮轮子,该轮子包括内轮、外轮、吸引性悬浮系统、牵引系统、导向系统、控制系统、通信系统和供电系统。本发明设计的磁悬浮轮子摆脱了电机和车轴对现有轮子的束缚,可由控制系统采用有线或无线的方式控制转速,并且同一车轴可连接多个轮子,为轮子的应用和创新提供了新的突破点。
浙江大学 2021-04-11
一种内轮与外轮相分离的转速可控的推斥性磁悬浮轮子
本发明公开了一种内轮与外轮相分离的转速可控的推斥性磁悬浮轮子,该轮子包括内轮、外轮、牵引系统、推斥性悬浮系统、导向系统、控制系统、通信系统和供电系统。本发明设计的磁悬浮轮子摆脱了电机和车轴对现有轮子的束缚,可由控制系统采用有线或无线的方式控制转速,并且同一车轴可连接多个轮子,为轮子的应用和创新提供了新的突破点。
浙江大学 2021-04-11
基于眼动技术的视频终端相关性眼病的防控眼动仪
我方与合作方联合开发了一套拥有独立知识产权的眼动识别软件以及与配合使用的外接眼动仪智能硬件。 该套设备可以自动跟踪并分析患者眼睑的肌肉动作,精确抓取不完全瞬目、眨眼过快、眨眼过慢、用眼过度等用眼习惯数据,以自主研发硬件进行智能提示,帮助视频终端引起的干眼症及眼疲劳症患者制定正确用眼习惯计划,有效辅助治疗视频终端相关性干眼及视疲劳。应用范围:全国人口中 60%-80%的人,都有不同程度的干眼症。2015 年即有数据公布, 全国 2000 万干眼患者。并且,每年还在以平均每年 40%左右的速度增长。2016 年仅天津医科大学眼科医院一家机构,共接诊干眼症患者 4 万余人。现阶段缺乏有效的干眼病因诊断及治疗,故急需快速诊疗,操作简单的诊疗仪器,引导患者进行工作环境下或家庭康复训练及理疗,减少干眼发病率及就诊率。本产品是基于以上需求开发的,临床应用前景广阔。效益分析:本成果对应领域为所有电子视频终端用户,尤其是已经引起干眼的用户。 目前该治疗领域的治疗方式及局限性如下: 1、滴眼液:辅助缓解干眼。不能从病因上根除治疗。 2、专业睑板腺按摩:须在院治疗,治疗环境受限。不方便患者连续治疗。 3、国外干眼症治疗仪:体积大、平均售价 12 万美金/台。单次治疗费用2000 元。限制了仪器的普及使用。 本项目的创新优势: 1、研究表明 90%以上的由于视频终端所引起的干眼症可以通过恢复正确的用眼习惯、眨眼频次、完全闭合性眨眼动作,从消除病因上根治干眼症的。本成果依据以上研究结果,引导视频终端干眼患者在家进行眼部康复训练及物理理疗。 2、本产品售价低廉,可采用出售或租售给患者的模式,短期辅助诊疗,长期预防治疗。 3、本产品体积较小,且随意摆放至视线内任意台面,即可开机使用。治疗场景不受约束,可随时随地进行眼部训练及辅助治疗。 4、本产品不直接接触人体,治疗过程无痛苦。
天津医科大学 2021-04-10
关于召开“四新”背景下的一流创新创业学院建设论坛的通知
为贯彻落实《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》,助力提高人才培养质量,提升大学生就业能力,更好地服务经济社会发展,经研究,中国高等教育学会决定举办“四新”背景下的一流创新创业学院建设论坛。
中国高等教育学会 2022-07-19
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