项目成果/简介:本发明公开了一种自主作业林业机器人平台，包括机器人本体和控制系统，机器人本体采用了四轮的驱动结构，包括车底盘、车顶平台、车架等部分。机器人的控制系统可完成复杂控制和数据处理算法，同时加装了导航定位、激光测量、双目视觉等多种传感器，进行自主林业机器人作业环境信息检测和智能导航。该自主作业林业机器人结构简单，四轮的驱动能力强，可在林区复杂地形条下灵活可靠地运动，具备智能决策和环境建模的能力，可完成林区作业环境信息检测任务；同时可在机器人上加装多种作业机械手，进一步自主完成林木整枝、间伐、采伐和集运等林业生产作业任务。

依据简易机器人具有软硬件相结合的特点，提出简易机器人的设计流程：明确任务与要 求、制定总体方案、硬件设计、软件设计、制作模型或原型、试验，或没有满足要求，修改 或生意设计总体方案。简易机器人是由：机身、驱动小马达，单片机控制电路，机械传动装 置以及动作执行部件（手臂、双脚）等组成。使机器人完整地运动起来，要预先编好程序， 形成有关任务，烧制到存储器中。机器人的控制器部分既接受任务程序也可接受来自外界环 境的传感信号，经单片机控制电路的处理形成控制信号，通过电动马达与机械传动部分，控 制整个机器人执行机构的运动。 

产品详细介绍               创新教育改革 新型机电技术---教学机器人机械手项目   珠海市华普自动化科技有限公司   网址http://huapu.114ct.com/      视频：http://u.youku.com/user_show/id_UMjY2NTE3NTY4.html http://you.video.sina.com.cn/hpzdhkj   高职教育作为一种现代教育的形态，是经济、社会发展到一定阶段的产物。它必须根据区域产业结构的演进、生产技术的变化、经济增长的速度等不断调整优化自身的发展战略定位。 本项目设计开发目前工业企业急需的自动焊接、切割、抛光打磨、冲压取件、自动喷漆、自动装配机之机械手、机器人等设备，并把工业企业急需的自动焊接、切割、抛光打磨、冲压取件、自动喷漆、自动装配机之机械手、机器人等转化为产、学、研，教学做，市场营销一体化新型机与电大学生创新与创业的新型教学产品，把机电高职教育与工业企业技术升级成功对接。正是这种对接，极大强化了学校与企业的互动，解决了以往阻碍产学研，校企合作存在的一系列问题。通过对接加强了与企业的沟通与协作，努力为学生在企业展示自我、施展才干搭建平台，增强校企合作、共生共赢的依存和关联度。转型发展、创新发展、提升发展，从而顺时应变，奋发有为，成为区域工业创新体系的发动机。 经过市场调查，工业企业希望机与电专业的本科、高职、中专中技的毕业学生需要掌握的核心技能是：一是要求毕业生熟练掌握控制系统（PLC、变频器、触摸屏、实时监控与仿真软件）与直流电机的配合与连接；二是要求熟练掌握控制系统与步进电机的配合与连接；三是要求熟练掌握控制系统与伺服电机的配合与连接；四是要求熟练掌握控制系统与气动元件的配合与连接；五是要求熟练掌握控制系统（运动控制系统）与X、Y、Z三维及三维以上（6轴）伺服/步进电机的配合与连接；六是要求熟练掌握常用传感器和机械结构的配合与连接。高职高专机电、机电一体化、自动化、电子信息等专业的毕业生以上的核心专业技能如果学习掌握好，再加上良好的思想作风和品德，必定成为受工业企业欢迎的高技能人才。   技术创新项目     1、AT-Q1机器人焊接自动化教学实训（自动编程机器人焊接教学实训系统）（运动控制器控制，示教学习型，方便编程）   自动编程焊接机具有：开放式结构、学习型自动编辑程序，使用简便、功能丰富、可靠性高等。随着像激光焊接、激光雕刻机，三位坐标测量仪等新兴设备的兴起，在工业各个方面都表现出其巨大的开发潜力和应用前景。学习型焊接机器人应用于教学，使教学直接与工业最新技术接轨。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以等离子焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机、焊枪（钳）等部分组成。、学习型焊接机器人控制系统（先进的即画即所得自动编程系统） 1）学习型焊接机器人控制系统软件基于Windows，采用DSP技术开发，硬件采用PCI接口，具有6轴联动功能。系统主要功能： l        联动轴数：6轴6联动 l        程序校验功能 l        自动、点动、步进、手摇、回零功能 l        快速定位（G00）、直线插补（G01） l        圆弧插补（G02、G03） l        扩展圆弧（圆弧+直线）插补（G02、G03） l        暂停（G04）、螺纹功能（G33） l        设置/返回电器原点G29、G30) l        反向间隙补偿、光斑半径补偿（G40、G41、G42） l        坐标旋转功能（G68、G69） l        子程序调用 l        静态/动态仿真 l        自动加减速控制 l        最大空载步进频率：1MHz l        AutoCAD图形文件转换功能（DXF文件） 2）运行程序可由电脑操作或面板操作 面板操作：面板上共六个按键，分别为：+X、-X+、Y、-Y、Start、Stop。可按+X、-X+、Y、-Y正向或反向移动工作台。按Start键，运行程序；按Stop键，停止运行。 电脑操作：用鼠标点击“开始”或按回车键，可自动运行程序。 3）方便维修教学 为方便维修教学，控制系统做成示教板形式，学员在其学习过程中能够清楚认识到：（1）学习焊接机器人控制系统的组成（2）X、Y、Z轴及C轴电机的运转、电机变速（3）自动电焊机系统的运行（4）传感器和限位开关的执行（5）继电器的动作（7）接触器的动作（8）手动脉冲的转动系统的变化等。在其部分中加有故障模拟用的各种开关，能让教员准确的制造各种部件的故障和教员设立各种部件的故障让学员予以排除。学习型CNC009焊接教学机器人为学校提供各种故障模拟的同时也提供老师的维修培训，也方便老师指导学生为工业、企业开展学习型焊接机器人、学习型激光焊接、学习型激光雕刻机，学习型三位坐标测量仪等新兴设备的应用开发，实现技术教学的最大效益。   2、AT-Q2自动喷涂教学机械人、机械手   众所周知，油漆一般都添加了易挥发易燃液体，它们的混合，侵入到人体就会有毒，会对人的健康产生危害。随着企业现代化、自动化水平的提高，在喷漆等高危、污染工作环境，人工手工作业，越来越不能满足连续化生产的需要，在工业生产领域中各类产品的喷涂，如手机外壳，PDA，MP3，手提电脑，电动工具外壳，各类电子产品外壳，玩具等，都有较好的推广和应用前景，另外，还能提高工作效率，减少喷漆时对人体的危害，也是稳定产品质量的重要手段。市场需求大，该产品容易形成规模、容易实现产业化。珠海市华普自动化科技有限公司开发的四轴五维自动编程CNC2009数控系统，不需要依赖高级工程师编程，普通工人稍加学习，就可独立完成机器人、机械手动作编程。   3、AT-Q3 五自由度取料教学机械手（PLC控制，直流电机驱动）   五自由度取料教学机械手是机电一体化教学、实验、实训平台，主要用于大中专院校机、电、自动化、电子、测控等专业学生学习实验相关机构原理及控制原理，应用PLC、单片机等实现对教学机械手各电气部分和机械机构的控制，学习掌握直流减速电机、行程开关、电磁阀等与控制驱动部件的使用，了解夹取机构、齿轮传送机构等的基本原理与应用。五自由度取料教学机械手涉及知识面较广，对培养学生综合应用能力具有非常好的教学效果，是工科院校实验实训教学的良好平台。为满足不同用户的需要，在机械设计上采             用模块化结构，具有多种机械传动机构，同时，控制电路应用独立化、模块化设计理念，完成机械手本体与控制器分离，用户可以根据自身要求选择配置不同品牌和性能的PLC、单片机控制器和信号转换电路板产品，方便学生创新开发，为客户的二次开发提供良好平台。     结构概述：五自由度取料教学机械手主要包括机械手本体、控制器和运料车三个部分。机械手本体包括转动基座底盘、臂机构、肘机构、夹钳机构等4个动作转轴，另外，有一个程序控制的放料台（运料小车），控制器包括主控制CPU、电源模块、急停开关、信号变换电路及驱动电路等。整个装置由行程开关准确定位，手臂的终端还有可灵活张合的机械夹钳可完成对物体进行拾放，并形成连续运动，结合复杂程序，可以模仿工业机械手自动取料工作过程。   配套的工程教学内容：材料选择，结构工艺，机构的自由度，齿斜轮传动，轴的结构，组合和装配，可编程序控制器指令，电气控制。   4、AT-Q4 三/五轴普及应用型教学XYZ机械手（数控台）教学XYZ机械手，XYZ教学机械手   三/五轴普及应用型教学XYZ机械手（数控台），是一种先进的机电生产设备，广泛应在工业机械手、雕刻、点胶、SMT贴片、搬运、检测装置、断层射线扫描、小型数控机床等领域。 工业企业希望机与电专业的本科、高职、中专中技的毕业学生需要掌握：控制系统与步进电机的配合与连接；掌握控制系统与伺服电机的配合与连接；控制系统（运动控制卡）与X、Y、Z三维及三维以上坐标的伺服/步进电机的配合与连接。 教学领域通过“三/五轴普及应用型教学XYZ机械手（数控台）”的学习，努力为学生在企业展示自我、施展才干搭建平台，增强校企合作、共生共赢的依存和关联度。 1、HP-AT-ACNC4-5轴程序控制器，全面支持CAM/MACH3/文泰/TYPE常用CNC软件，普通电脑安装软件后，可与程序控制器通信，编程。 2、龙门架构，机身整体10mm厚高強度进口铝合金材，坚固耐用，惯量小，动态性能稳定,长时间使用不变形，精度稳定，使定位精度更加精确。 3、直交龙门XYZC一体化直线导轨采用直径16的表面镀钛的轴承钢，表面硬度60度以上，丝杆采用直径14双螺母(自动消隙)T型丝杆和全新ICAN57、42、35、35步进马达，可充分保证坚固耐用精密等性能。 4、滑座行程，工作台尺寸按用户要求，最大移动速度：2.5 m/min，由4-5个ICAN步进电机带动低压电气控制箱一台及控制箱工作台支架。 4、机械手扫描探测夹具架, 夹具架C轴旋转头。 5、电源及辅助开关、电器材料。   5、AT-Q5 四自由度气动机械手   澳特AT-3气动机械手可完成：手爪抓取物料，手臂上下、前后移动并旋转90（180）度等动作，用于工业生产中自动抓取冲压、锻压的自动上下物料。数字可编程逻辑（数字PLC）控制，行程定位准确，运行可靠。随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个企业。   澳特AT-Q气动机械手参数： 序号 设备名称 技术参数 1 气动机械手 1 作动型式：复动式 2 使用流体：空气 3 使用压力范围：Kgf／cm2（KPa）1.5～9（150～900） 4 R轴：90°　63X90° ;    180°　63X180° 5 X轴：机种（缸径mm）20（20）32（32）；出力（Kgf）3.1xP　8xP 6 Y轴：机种（缸径mm）20（20）32（32）；出力（Kgf）3.1xP　8xP 7 Z轴   90°　0-90°　30-90° ；   180°　10-180°　30-180° 8 H轴   平行机械夹　20　-32 ； Y型机械夹　20　32 9 大口机械夹　20　32     安装方式          桌面安装，可拆装式 本体质量         62kg 尺寸             （臂长*宽*高）350*250*500mm 功率              1KW 供电电源及控制    220V、50Hz；（配数字PLC与电器控制系统） 电源容量          1KVA，     四自由度气动机械手是机电一体化技术的典型产品,该机械手应用气缸实现所有的动作,使用PLC对其进行控制。该机械手可以广泛应用在气动技术，数字PLC与电器控制、计算机控制技术等课程的工程教学与实训中，教学效果理想。利用机械手实现：编程—安装—调试—运行—检测的实际训练，并在实训指导手册的指引下获取更多接近实际工业应用的工作经验。通过实际操作，进一步强化PLC编程的技能和实际应用能力，同时，认识常用传感器和气动元件，了解气动机械手的多种工业应用。   配套的工程教学内容：气动机械手的构成，气动元件选择，气动系统的组合和装配，可编程控制编程，气动元件控制方法，电气控制箱设计安装等。   6、AT-Q6 3-5轴取料教学机械手        AT-Q送料取料3-5轴机械手采用横排结构。自主开发的新型支架，其和滑道一体的结构，不仅减小了安装空间，而且还降低了生产成本，强化了滚轮结构，实现了高速平稳运行。机械手桁架可以独立安装到地面，简化机械结构和电控，运行稳定，维护方便。   机台优点： 1.上下手臂采用进口精密线性滑轨,改良了传统导杆式作过程产生的晃动程度, 机台横行采用步进/伺服/变频马达作驱动,运动速度快,定位准确, 可实行横行轴多点置物; 2.机台横行采用变频马达驱动,动作速度平顺,定位精准;确保动作、位移平稳、准确。提升了夹点的准确性。,固定旋转90度,可配合固定模或移动模取出产品， 3.引拔座采用高强度机械传动结构，加厚耐用的角度旋转架，独特灵活的机座旋转架。中文电脑操作控制，可记忆存档产品工艺参数。3-5轴，操作范围广、动作灵活，特别适合喷涂较复杂的工件，保证品质、提高工效。   7、AT-Q7 自动切割、喷涂、焊接、送料轨道式教学机械手     自动切割、喷涂、焊接、送料多功能机械手采用直角坐标形式，由X,Y,Z,R腕关节旋转轴四轴组成。X轴，Y轴,Z轴，R轴均由伺服或步进电机驱动。切割、喷涂、焊接、送料分别由Z轴多种机械臂组合而成，Z轴多种机械臂组角度可以电脑调整，采用国内最先进的四轴学习型控制系统，具有良好的工作稳定性，人机界面友好，编程和操作及维护方便；操作简便性。控制精度高，性能稳定。主电机采用200-1000W步进电机；配人机面板，方便4自由各项参数修改；重复定位精度±0.05mm。配电气控制箱。供电电源：220V、50Hz；电源容量：2KVA。机械臂粗壮牢固，转动灵活，速度可控。 并具有生产产量的统计，显示功能；系统存储多个工作程序，根据生产需要可以任意选择，便于生产的选择和管理。   8、AT-Q8 五自由度直角坐标教学机器人（运动控制器控制，示教学习型，方便编程）   我公司自主研发生产的AT-Q14五自由度直角坐标机器人采用直角坐标结构，步进电机气动混合驱动，最大工作负载2公斤，重复定位精度±0.05mm。采用6路工业运动卡控制及其系统，控制精度高，性能稳定。配电气控制箱。具有手动示教自动编程功能，产品主用于家电、汽车、摩托车、轻工等行业零部件的搬运、弧焊、涂胶、喷涂、切割、剁码、职业教学、科研等领域。供电电源：220V、50Hz；电源容量：2KVA。 该系统为学生提供一个开放性、创新性的实验平台，通过对各类典型机电产品的亲自组装、调试和应用开发等创新实验，让学生全面掌握机电一体化技术的应用和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识系统各组成部分，从而掌握机电控制系统的组成、功能及控制原理；掌握机械传动部件的选择，结构件的设计，传感器的选择和使用，电机的选择和使用，计算机编程和调试等，使学生对机电系统的设计，装配，调试能力均能得到综合训练。 产品特点 ²       多种控制：机器人系统集成手动控制、PLC控制、运动控制卡或嵌入式控制； ²       系统开放：基于PC运动控制器的开放式运动控制平台，动态链接库和控制函数全面开放、控制灵活，方便二次开发，学生可根据需要进行机电控制系统的应用编程和调试；   9、AT-Q9 6自由度步进电机驱动教学机械手（运动控制器控制，示教学习型，方便编程）   步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单，产品主要用于:打印机，雕刻机，医疗仪器，舞台灯光，工业机械手、工业机械人等自动化设备仪器上。1、6轴联动，采用5.6寸液晶屏执行ISO国际标准G代码； 控制系统采用多层线路板，32位高性能的CPU和超大规模可编程器件FPGA，系统的整个工艺采用表贴元器件，从而使整套系统更为紧凑； 3、采用AFDX05运动控制芯片，多达20级的运动指令缓冲区，特别适合高速多线段或圆弧连续插补的运动控制； 4、48路输入，40路输出接口； 5、全光耦隔离，抗干扰性强，运行稳定； 6、有手动，自动，归零，手轮，编辑，录入操作，单步手轮模式； 7、可通过键盘或示教盒对机械手进操作；在示教编程的基础上，指挥六个步进/伺服电机完成指定的动作； 8、示教编程过程支持绝对位置、相对位置、延时、等待任意IO口输入信号、控制任意IO口输出信号、程序段循环调用等等。 9、六个轴采用数字交流伺服和步进电机驱动方式，适合精度高。   配套的工程教学内容：机械手的构成，材料选择，涡轮涡杆传动，步进电机工作原理，6轴步进电机驱动控制系统，机械手电气控制箱。   10、AT-Q10 6轴教学机器人（运动控制器控制，示教学习型，方便编程）   我公司开发研制ZHHP-RB06 6轴工业通用机械手，产品融入了新技术和新工艺，其特点是结构合理，性能先进，精度高，实用性强，六个轴采用步进和数字交流伺服电机驱动方式，适合精度高，快速作业的需要。产品规格500*600*1500mm。采用垂直多关节串连结构，最大工作负载5公斤，重复定位精度±0.05mm。主要应用于工业生产中焊接，工业喷漆，涂胶，切割、等作业。产品主要用于机床、家电、汽车、摩托车、轻工等行业部件的搬运、弧焊、涂胶、喷涂、切割、装卸和搬运、教学、科研等领域。在今后10年20年，该产品将广泛应用，市场前景广阔。   产品特点： 1、控制器采用AFDX05运动控制芯片，多达20级的运动指令缓冲区，特别适合高速多线段或圆弧连续插补的运动控制；6轴联动，采用5.6寸液晶屏执行ISO国际标准G代码；采用多层线路板，32位高性能的CPU和超大规模可编程器件FPGA，系统的整个工艺采用表贴元器件，从而使整套系统更为紧凑； 2、48路输入，40路输出接口，全光耦隔离，抗干扰性强，运行稳定 3、有手动，自动，归零，手轮，编辑，录入操作，单步手轮模式；可通过键盘或示教盒对机械手进操作；在示教编程的基础上，指挥六个步进/伺服电机完成指定的动作 4、主要零配件配置有6轴控制系统及电气箱，步进马达，星形减速机，铝合金手臂、支架，钢材底座 5、示教编程过程支持绝对位置、相对位置、延时、等待任意IO口输入信号、控制任意IO口输出信号、程序段循环调用等等。 6、工作速度，灵活可调，产品适用于教学、科研，适用于机床、家电、汽车、摩托车、轻工等行业部件的搬运、弧焊、涂胶、喷涂、切割、等领域。在今后10年20年，该产品将广泛应用，市场前景广阔。    技术参数： 项目 参数 型号 AT-Q 自由度 6 驱动方式 3步进、3伺服混合驱动 有效负载 3kg 重复定位精度 ±0.5 mm 运动范围 J1轴 ±150° J2轴 ＋120°～－85° J3轴 ＋85°～－170° J4轴 ±160° J5轴 ±115° J6轴 ±300° 额定速度 J1轴 2.18rad/s，125°/s J2轴 2.09rad/s，120°/s J3轴 2.18rad/s，125°/s J4轴 3.93rad/s，225°/s J5轴 2.53rad/s，145°/s J6轴 5.24rad/s，300°/s 周围环境 温度 0～45℃ 湿度 20～80％（不结露） 振动 4.9m/s2以下 其他 1、 避免与易燃易爆及腐蚀性气体、液体接触； 2、 勿溅水、油、粉尘； 3、 远离电器噪声源（等离子）。 安装方式 立式安装 本体质量 62kg 尺寸（臂长*宽*高） 650*500*1500mm 功率 4KW                                                          机器人机械手在中小企业产业中应用，对于降低了工人误操作带来的残次零件风险，降低成本，减少人工用量，减少恶劣工况环境对工人身体的影响，改善劳动条件，减轻工人劳动程度；提高生产效率，稳定产品质量；对于企业加快技术创新，技术升级速度、提高企业竞争力，产业转型都具有十分重要的意义。   学校企业除了开展机电制造技术、工艺方面的基本技能训练外，还体现在对具有典型工业背景的机电系统直接认知和亲手运行等综合训练项目上，更蕴含于创新实践训练项目中。训练项目强调机械、电子与计算机控制技术的结合，打破学科界限，涵盖现代设计、制造、测试、控制和管理各方面，最大限度地体现为工业服务的新技术创新的理念。对于非技术因素，工程教育的任务侧重于学生观念、意识和态度的形成。在这样一个产业结构不断调整、科学技术迅猛发展、多元文化交融碰撞的时代，工业自动化新技术创新与应用中心立足提升区域经济发展水平，在“融入”上做文章，在“对接”上下工夫，在“服务”上创特色。   珠海市华普自动化科技有限公司 网址http://huapu.114ct.com   联系电话：13417736537  0756-7796528  13143566366  13727873297联系人：吴先生   电子邮件：pjpzl@yahoo.com.cn   hpzdhjs 163.com     QQ：1113789835      http://pnpnpnpnpn.tgshebei.cn/usercplist.aspx 视频： http://u.youku.com/user_show/id_UMjY2NTE3NTY4.html http://you.video.sina.com.cn/hpzdhkj

本发明公开了一种具有模式转换功能的防风防浪型仿生水黾机器人，包括布置在主体底板周围的四条支撑腿，每条支撑腿包括：横向支撑腿，一端与主体底板横向转动铰接；纵向支撑腿，一端与横向支撑腿的自由端纵向转动铰接；漂浮支撑腿，顶部与纵向支撑腿的自由端连接；所述仿生水黾机器人还包括保持主体底板、横向支撑腿和纵向支撑腿之间相对位置的保持部件，以及用于驱动横向支撑腿相对主体底板横向转动、驱动纵向支撑腿相对横向支撑腿转动的第一驱动部件；本发明通过调整支撑腿的位置和形态，从而改变机器人的姿态和模式，可以更好的适应自然环境；在风浪较大时，调整成平稳模式，抵御风浪的侵袭；在风浪较小时，调整成前进模式，行进阻力小、运动灵活。

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.

（专利号：ZL 201510552708.2） 简介：本发明提供一种起重机箱形主梁三自由度移动焊接机器人，属于机器人焊接技术领域。该焊接机器人包括底座、纵向移动机构、焊枪升降机构、焊枪旋转机构、焊接设备及电缆卷筒等，焊接设备包括送丝机、焊机、气瓶座、二氧化碳气瓶，焊枪旋转机构通过升降台安装在焊枪升降机构上，齿轮齿条传动与直线导轨副相配合实现长位移移动的精确定位，通过三台伺服电机联合控制焊枪位姿实现长距离平面曲线连续光滑平角焊缝的自动焊接。本发明所提供的焊接机器人具有结构简单、传动链短、位置准确、工作可靠、焊接质量稳定等技术特点。

微纳机器人指的是尺度介于微纳米级别，可以对微纳空间进行精细操作的机器人。由于其具有灵活运动、精确靶向、药物运输等能力，在疾病诊断治疗、靶向递送、无创手术等生物医学领域具有广阔的应用前景。然而现阶段针对微纳机器人的有关研究大多聚焦在体外，在体内治疗应用的更多预期功能仍然具有极大的挑战性。 浙江大学医学院附属第二医院/转化医学研究院周民研究员团队研制出一款微纳机器人，通过以微藻作为活体支架，“穿上”磁性涂层外衣，靶向输送至肿瘤组织，成功改善肿瘤乏氧微环境并有效实现磁共振/荧光/光声三模态医学影像导航下的肿瘤诊断与治疗。 这项研究被刊登在材料领域著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials），并被遴选为当期封面。论文的第一作者是浙江大学转化医学研究院交叉学科直博生钟丹妮，论文通讯作者为周民研究员。 光合作用解决供氧不足 在肿瘤治疗中，为何需要微纳机器人靶向提供氧气呢？ 这是因为肿瘤细胞在快速增殖中消耗了大量的氧气，导致肿瘤组织内部存在缺氧微环境，这成为众多肿瘤治疗方法出现耐受现象的重要原因之一。一般临床肿瘤治疗采用的放疗和光动力治疗中，患者通过高压氧仓吸氧来解决肿瘤内部氧气不足的问题。但这种方法往往收效甚微，并不能达到靶向供氧到肿瘤部位，难以提高肿瘤治疗效果。 螺旋藻，一种生活中常见的微藻，作为水生植物能够通过光合作用产生氧气。那么如何将该微藻送进肿瘤？课题组提出将超顺磁性的四氧化三铁纳米颗粒通过浸涂工艺，均匀涂层至微藻表面。磁性工程化的微藻能够在外部磁场控制下，能够定向运动至肿瘤。 磁性工程化螺旋藻，在磁铁控制下能定向移动 “研究的创新性在于无机和有机的微纳体，选择性把药物输送到肿瘤缺氧部位。”周民介绍，他们所研制的微纳机器人是一种光合生物杂交体系统，这个系统既保持了微藻高效的产氧活性，还兼有四氧化三铁纳米颗粒的定向磁驱能力。 微纳机器人通过光合作用提高肿瘤氧气浓度 在具体治疗中，通过体外交变磁场将微纳机器人靶向运送并积累至肿瘤，通过体外光照，由光合作用原位产生氧气来减轻肿瘤内部乏氧程度，从而提高放射疗法的效率。“在小鼠的原位乳腺癌模型中，经增强的联合治疗展现了明显的肿瘤生长抑制作用。” 增强放疗/光动力协同治疗抑制肿瘤生长并可降解 叶绿素一面照出肿瘤变化的镜子 光合生物杂交微纳泳体系统不仅对于放疗具有积极作用，在经过射线处理后释放的叶绿素能作为光敏剂，进而产生具有细胞毒性的活性氧来杀死肿瘤细胞，实现协同光动力治疗。“正常的光动力治疗需要氧气和活性氧才能顺利开展，目前的微纳机器人能够很好地解决这两个需求。” 此外，微藻中含有的大量叶绿素，也具有的天然荧光和光声成像功能，可以无创性地监测肿瘤治疗情况和肿瘤微环境变化。“药物遇到荧光，就能够表达出来。叶绿素是一面镜子能够找出来它。” 基于叶绿素的治疗及成像功能

本发明公开了一种适用于机器人无线充电系统的控制装置及控制方法，该无线充电系统包括高频逆变电源、能量发射装置、能量接收装置及能量变换电路；控制装置包括充电控制器、光电开关传感器，光电开关传感器安装在能量发射装置的四个角；光电开关传感器的输出端与充电控制器的输入端连接，充电控制器用于控制高频逆变电源是否工作；能量发射装置、充电控制器、高频逆变电源均安装在地面充电站。本发明将无线电能传输技术、智能技术完美地结合起来，使巡检机器人能够在无人干预的情况下长期工作；可以根据需要选择自动充电还是手动充电；投入成本较低，控制方法灵活方便、可靠性较强，有很强的实用性。

本发明公开了一种解耦型六自由度工业机器人的运动控制方法，该方法包括：（a）根据机器人所需实现的位姿，通过 D-H 模型法获得末端执行机构相对于基坐标系的位姿矩阵；（b）将机器人避开奇异形位时所能实现的正常位姿定义为不同的关节特性属性，并设定机器人实现所需的位姿时的关节特征属性组合；（c）根据位姿矩阵以及设定的关节特征属性组合及其取值条件，通过反变换法分别求得关于机器人各个关节变量的唯一解；（d）根据所求得的解，执行对六自由度工业机器人的关节运动，相应完成整体运动控制过程。通过本发明，具备可预知过奇异点路径、算法简单、反解速度快以及能较好地确定唯一解等优点，并能很好地应用于实际的工业机器人运动控制。

本发明公布了一种移动机器人的多脉冲神经网络控制器导航控制方法，属于移动机器人目标点趋近自主导航控制器所属领域，用于移动机器人的导航控制。其技术方案是：本发明包括目标点趋近控制器、沿墙行走控制器、避障行为控制器，控制器中采用了脉冲神经网络，在神经网络中同时融入时空信息。本方法在不同条件下设定各控制器权值，并根据不同控制器的权值顺序作为控制器激活与否的判别顺序，通过控制器激活及转换条件的使用,实现各控制器之间的相互转换。本发明通过神经网络的在线训练，实现机器人的在线自主学习，与先前的基于模块化的控制器相比，控制策略简便易行，通过各控制器之间的转换，更加有效、高精度地控制移动机器人实现目标点趋近导航控制任务。