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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
基于大行程柔性铰链的6自由度并联机器人系统的研究
项目成果/简介: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
哈尔滨工业大学 2021-01-12
一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统及其方法
本发明属于柔性电子收卷控制相关技术领域,并公开了一种面 向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统,其包括张力传感器、张力 控制器、卷径传感器、内应力测量装置、内应力控制器和执行件等; 其中卷径传感器用于实现料卷外径的测量;张力传感器用于检测薄膜 张力并反馈给张力控制器实现张力的闭环控制;内应力测量装置包括 一组压力传感器、导电滑环以及若干固定零件,并用于实现料卷内部 应力分布状态的测量并将其馈给张力控制器,实现料卷内部应力的闭 环控制。本发明还公开了相应的收卷控制工艺。通过本发明,能够以 更为高效和高精
华中科技大学 2021-04-14
一种适用于成卷柔性电子器件的逐片转移装置
本发明公开了一种适用于成卷柔性电子器件的逐片转移装置, 包括薄膜进给单元、载带输送单元、真空辊吸附单元、压辊转移单元 和废料剔除单元,其中薄膜进给单元用于薄膜的进给运动并对薄膜进 行模切,模切后的薄膜经真空辊吸附单元驱动至压辊转移单元,模切 后的薄膜在压辊转移单元中实现与载带之间的粘着和固定,废料剔除 单元则根据工况需要提供多种对废料的实时检测和剔除操作。通过本 发明,各个模块单元之间相互联系,共同协作,实现对成卷柔性电子 器件逐片的高速检测转移过程,同时具备运动稳定性和可靠性好等优 点。
华中科技大学 2021-04-14
一种用于汗液中多巴胺检测的柔性场效应晶体管及应用
本发明公开了一种用于汗液中多巴胺检测的柔性场效应晶体管及其制备方法。通过高熵普鲁士蓝类似物材料对柔性场效应晶体管进行表面修饰,显著提升了器件的电化学传感性能,使其对多巴胺有着较低的检测限和较宽的检测范围。该柔性场效应晶体管以聚酰亚胺为衬底,具备良好的柔韧性和稳定性,适用于可穿戴式应用场景。其结构简单,制备工艺灵活,适合大批量生产。基于高熵普鲁士蓝类似物修饰的柔性场效应晶体管为柔性生物传感器在汗液检测领域提供了一种新的技术方案,为疾病早期诊断和个性化医疗提供了新的技术手段。
南京工业大学 2021-01-12
GL-CS-2E型 机电一体化柔性生产综合实训系统
GL-CS-2E型 机电一体化柔性生产综合实训系统是使用柔性制造技术中具有代表性的制造自动化系统,可实现多品种、中小批量的加工管理。柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态优化,总体效益、柔性,优化以外产品并对其进行升级改造并进而赢得竞争的智能制造技术。
浙江高联检测技术有限公司 2021-02-01
高性能电机及其健康状态监测系统研发技术
团队具备成熟的高性能电机研发能力,具备瞬态有限元仿真技术、多物理场联合仿真技术、场路耦合仿真技术,能够定制开发有刷/无刷直流、感应电机、电励磁/永磁同步等各类电机,助力多家企业实现核心电机自主化、国产化。 团队研发了基于空间磁场的高性能电机健康状态在线监测系统,能够实时监测电机健康状态,即使发现电机微小故障,有效提高电机可靠性。
重庆文理学院 2025-05-19
一种人参冻干工艺的优化技术
人参作为传统中药材,早在《神农本草经》中就被列为上品,具有“补中益气,养血安神,强壮体魄”的功效,长期以来在中医药中占据着重要地位,尤其在提升体力、增强免疫力等方面有显著作用。 随着现代技术的发展,冻干技术的应用为人参加工带来了革命性变化。通过低温和真空环境下的升华原理,冻干技术能够去除新鲜人参中的水分,最大限度保留其活性成分、营养物质和药效。这不仅延长了产品的保质期,还改善了产品的便捷性,便于储存和运输,适应了现代消费者的需求。 本项目专注于人参冻干技术的研发,旨在提高人参产品的质量与市场竞争力。冻干后的产品不仅保留了原有的药效和营养成分,还具有更长的保质期,能够广泛应用于人参粉、营养补充品、保健食品等多个领域。同时,项目优化了冻干工艺,提升了有效成分的提取率,确保最终产品在营养和药效上的最大保留。 通过技术创新与产业化应用,本项目将推动人参产业的现代化发展,提升人参附加值,满足国内外市场对高品质人参产品日益增长的需求,为行业带来更多发展机遇。 1. 目标市场与市场规模: 本项目主要面向国内外高端健康食品、保健品和营养补充品市场,重点关注中老年人、亚健康人群及健身爱好者。随着生活水平提高,年轻消费者也逐渐关注天然、绿色健康产品,冻干人参成为理想选择。全球人参市场年增长率约为5%-7%,冻干人参的潜力尤为巨大,特别是在高端健康领域。 2. 市场竞争预测: 目前,国内外已有企业涉足人参冻干技术,但大多数仍处于初步阶段,技术尚不成熟,且现有产品集中于中低端市场,冻干工艺不够精细,导致有效成分损失较大。竞争者包括传统人参生产商和新兴健康品牌。随着消费者对品质要求提升,市场将向高品质、高效能产品倾斜。本项目的冻干技术创新和产品高端化,使其具备强大竞争力,有望迅速占领高端市场份额。 3. 本项目核心竞争优势: 本项目的核心竞争优势在于冻干技术创新。相比传统工艺,项目技术能更好保留人参中的有效成分,提高营养价值和药效。产品形态多样(如粉末、颗粒、薄片等),满足不同消费者需求,提供便捷使用体验。项目在原材料采购、生产环节和质量控制上的优势,确保产品的高品质和稳定性。随着市场对高品质健康产品需求增长,本项目具备较强的技术壁垒和市场竞争力。
延边大学 2025-05-19
LiNbO3集成光波导电场传感器
主要应用领域:国防以及电力部门 特点: ? 体积小 ? 抗电磁干扰 (一)ns级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标:能够对上升时间、半宽均为ns量级的电磁脉冲(如核电磁脉冲)进行时域波形测量;线性测量范围从100 V/m到超过100 kV/m,带宽范围从100 kHz到1 GHz。 (二)μs级电磁脉冲场测量系统 主要技术指标:能够对上升时间、半宽均为μs量级的电磁脉冲(如雷电电磁脉冲)进行时域波形测量;线性测量范围从100 kV/m到1000 kV/m。 (三)连续波电场测量系统 主要要技术指标:带宽范围从100 kHz到18 GHz,灵敏度达20 mV/m。
电子科技大学 2021-04-10
一种基于超材料结构的微波功率传感器
本发明公开了一种基于超材料结构的微波功率传感器,包括基板、输入微带信号线、悬臂梁结构输入微带信号线、悬臂梁结构输出微带信号线、输出微带信号线、叉指结构、开路短截线电感以及微带线地线,该微波功率传感器是在基板上放置由悬空的叉指结构和开路短截线电感构成的超材料结构,当输入的微波功率发生变化时,微波功率对相互平行、悬空的叉指结构的吸引,导致叉指结构的位移,从而使得叉指电容和开路短截线电感构成的超材料结构产生相应的相移输出,通过检测超材料结构的相移,实现微波功率的测量,本发明灵敏度高,且为相移输出,测量误差小,同时还具有结构简单、成本低、体积小、功耗低、工艺兼容等优势。
东南大学 2021-04-11
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