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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
一种双层循环系统的灌注式生物反应器及其应用方法
本技术成果涉及医疗器械中的生物反应器技术领域,研发了一种 双层循环系统的灌注式生物反应器及其应用方法。
中山大学 2021-04-10
一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统与测量方法
本发明公开了一种模拟人眼对光环境感知的光学测量系统,利用多种光学测量仪器以及相应的软件处理系统实现人眼对光环境感知的模拟。光学测量仪器包括平面亮度计、光谱仪和动态响应测试仪。本发明还公开了一种模拟人眼对光环境感知的光学测量方法,该光学测量系统亮度测量部分通过平面亮度计获取空间亮度分布,利用该亮度分布计算出当前条件下的瞳孔直径,进而计算出人眼感知到的空间亮度;通过调整光谱仪的测量视角获取人眼视野范围内接收到的光谱辐照度;通过动态响应测试仪测量动态响应信息。本发明提出模拟人眼对光环境感知的测量方法,该方法可对人眼感知空间光环境的特性进行全方位、实时的评价。
东南大学 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
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
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
深海天然气水合物一体化开发模拟实验系统
1 背景 天然气水合物是继页岩气、致密气、煤层气等之后潜力巨大的接替能源,可分为成岩型和非成岩型两类,其中非成岩型占76.5%以上。国内外天然气水合物开采技术研究和试采工程以降压法为主,但如果采用降压法开采海洋非成岩天然气水合物,水合物将无序分解且不可控,进而面临环境、装备、生产、工程以及地质等风险。为此,中国工程院周守为院士带领团队世界首创提出海洋非成岩天然气水合物固态流化开采技术,利用水合物采掘、碎化、海水引射流化、泥砂分离回填、浆体举升、平台深度分离再回填技术工艺,将非成岩不可控水合物藏转变为密闭管道内可控水合物藏,实现了“顺其自然、变害为利、变不可控为可控”的安全绿色开采。进而,团队针对海底浅表层水合物到中深层泥质粉砂水合物再到深部地层成岩型水合物以及下覆游离气的储层系统,在世界上首次创新提出深海天然气水合物固态流化~降压法一体化开发技术。 2 深海天然气水合物一体化开发模拟实验系统 发明深海天然气水合物一体化开发模拟实验方法及技术,研制成功全球首个具有完全自主知识产权的深海天然气水合物一体化开发大型物理模拟实验系统(压力0~16MPa、温度-10~60℃、可视化),实现了1500m水深固态流化~降压法一体化开发全程模拟。实验系统包括:水合物大样品快速制备、破碎及浆体调制模块,水合物浆体高效管输与分离模块,实时图像捕捉、数据采集及安全控制自动化模块。 水合物大样品快速制备、高效破碎、浆体调制“三位一体”实验方法和技术,20h内可快速制备1062L水合物样品; 水合物浆体保真运移方法和技术; 水平段56m、垂直段30m分段组合、逐点加密、多次循环、多次降压、多次升温的水合物颗粒、泥砂、分解气、配制海水复杂浆体管输模拟实验方法和技术。 首次系统开展深海天然气水合物固态流化~降压法一体化开发实验,创新形成从浅表层水合物到中深层泥质粉砂水合物再到深部地层成岩型水合物以及下覆游离气的全链条、一体化开发理论。 2017年5月,全球首次海洋非成岩天然气水合物固态流化试采在南海神狐海域成功实施。 3 应用范围 依托大型物理模拟实验系统,在全球首次系统开展深海天然气水合物固态流化~降压法一体化开发模拟实验,证明了固态流化~降压法一体化开发技术原理科学可行、开采工艺可行,为指导海洋天然气水合物和油气一体化勘探开发、研制深海天然气水合物高效开发系列装备提供了理论依据和关键参数。 4 前景及经济社会效益 通过攻关为深海泥质粉砂天然气水合物安全、高效开发提供方法与理论创新,为天然气水合物固态流化~降压法一体化高效开发评价提供重大实验系统,促进浅表层、中深层天然气水合物与下覆游离气一体化开发系列重大装备研制,推动集成该方法、理论、技术、装备成为我国引领世界天然气水合物商业开采的前沿技术。
西南石油大学 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
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