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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
关于钙钛矿太阳能电池中光增强的离子迁移现象的研究
利用实验室自行搭建的温度,光强,电场三场共同调制的集成测试系统,对CH3NH3PbI3薄膜进行了变温(17-295K)和不同光强(0-20mW/cm2)下的恒电流测试,发展了一整套将钙钛矿材料中的电子电导与离子电导分离开来的方法。通过系统和定量分析,得到了CH3NH3PbI3在不同光强下离子迁移的活化能数据。发现随着光强的增强(从0增大到20mW/cm2),活化能降低了五倍左右(0.82 to 0.15eV)。这强有力的证明了离子迁移在光照下得到了显著增强,而离子迁移的增强会导致更多的缺陷态产生,从而导致电池效率的下降。
北京大学 2021-04-11
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
基于流化床热解过程的煤炭分级转化分质利用技术的研究开发
煤现在是、将来仍是我国能源的主力。煤炭是中国最重要的能源,生产和消费的数量大、比重高,短期内难以替代。80%的煤炭通过直接燃烧利用,5 0%以上的煤炭为含水高、含灰高的低阶煤和劣质煤。煤炭粗放燃烧利用导致的污染严重。我国油气资源严重短缺,石油进口份额超过50%。基于我国能源资源结构,煤炭的热解或气化利用是弥补油气资源的不足的一条有效途径,包括国家战略安全。煤炭燃烧利用为主的结构短期内不会变,煤炭分级分质利用是煤炭重要发展方向。《能源发展战略行动计划(2014-2020)》,该行动计划明确指出:"提高煤炭清洁利用水平。制定和实施煤炭清洁高效利用规划,积极推进煤炭分级分质梯级利用。浙大团队通过多年研究开发实现了基于煤热解的分级转化分质利用技术路线。
浙江大学 2023-05-10
基于聚乙烯亚胺的纤维膜制备及吸附水中重金属离子的研究
一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 邓多多 化学化工/化学工程 2018.9/2022.6 201831044104 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 王娜 化学化工/制药工程 实验教师/高级实验师 环境功能材料 四、项目简介 聚乙烯亚胺是一种包含伯胺,仲胺和叔胺的部分支链聚合物。本项目根据聚乙烯亚胺和单宁酸的性质,采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与超支化聚乙烯亚胺作为纺丝的前体材料,通过静电纺丝制备纳米级纤维膜,再与戊二醛交联,使纤维膜具有水不溶性,最后与单宁酸接枝。制备出一种新型纤维膜并用于吸附水中Cr(VI)离子。
西南石油大学 2023-07-20
用于多参数水质检测的手持式智能设备
项目简介: 水安全是一个国家社会与经济发展的基本保障。水资源的管理和 使用需要精确和及时的监测。现有的水质检测技术需要不断提高其便 携性、降低成本、提高测量灵敏度,用来实现野外的实时水质监测。 本项目以 pH、pO2、温度等水质参数为出发点,通过小型化相关 传感器和检测设备,研发出可用于多参数水质检测的手持式设备。 项目特色: 用于水质多参数检测的手持式设备包括多个传感器、传感器信号 采集电路、低功耗蓝牙(BLE)和窄带物联网(NB-IoT)等通讯电路 以及多传感器融合算法等软硬件模块。 一般商用的 pH、pO2、温度等水质测量设备,需要使用市电供电, 只能在室内使用或者工作环境必须有市电的接入口。使得水质测量范 围受限。并且多数水质检测设备体积较大,难以携带。少数可手持的 设备,成本高昂,功能单一,难以适应室外多参数水质检测的需求。
南开大学 2021-04-11
一种基于信息挖掘的智能决策支持构造方法
本发明公开了一种基于信息挖掘的智能决策支持构造方法( IDSSIM ) ,该方法完善并扩充了现有智能决策支持系统的功能,改变了现有智能决策支持系统固有的运行机制,将决策推理机制、 WEB 挖掘和 KDD *挖掘和领域专家知识获取有效地融入智能决策支持系统中,从而形成了一类具有“双网”、“五库”、综合集成、多层递阶结构模型的新型智能决策支持系统。此系统在结构和功能上相对现有系统而言是一个开放的、优化的扩体,并对智能决策系统的主流发展起着重要的推动作用,有望形成新一代的智能决策支持系统概型。
北京科技大学 2021-04-11
一种基于信息挖掘的智能决策支持构造方法
本发明公开了一种基于信息挖掘的智能决策支持构造方法( IDSSIM ) ,该方法完善并扩充了现有智能决策支持系统的功能,改变了现有智能决策支持系统固有的运行机制,将决策推理机制、 WEB 挖掘和 KDD *挖掘和领域专家知识获取有效地融入智能决策支持系统中,从而形成了一类具有“双网”、“五库”、综合集成、多层递阶结构模型的新型智能决策支持系统。此系统在结构和功能上相对现有系统而言是一个开放的、优化的扩体,并对智能决策系统的主流发展起着重要的推动作用,有望形成新一代的智能决策支持系统概型。
北京科技大学 2021-04-11
高效率的分布式智能光伏云技术
太阳能光伏发电绿色无污染,而且我国太阳能资源丰富,水平面总辐射约 1680 吉瓦(1 吉瓦=1000 兆瓦=109瓦),大部分可以用于太阳能光伏发电。随着光伏材料以及相关技术的发展,光伏发电成本已经大幅度降低,光伏能源作为一种新型清洁能源在我国的应用规模迅速增长。光伏发电已经跨越了示范应用阶段,进入了大规模推广的阶 段。近年来,光伏发电产业规模迅速增长。截止到 2015 年 6 月底,中国光伏发电累计装机容量达到了 35.78 吉瓦,其中光伏电站 30.07吉瓦,分布式光伏 5.71 吉瓦。根据美国 IHS 咨询公司预计,2015 年全球光伏装机量增长 16%~25%,达到 53-57 吉瓦之间。
南开大学 2021-02-01
一种带有智能家居系统的拼接式楼房
本实用新型涉及一种带有智能家居系统的拼接式楼房。本实用新型由拼接式楼房组件以及智能家居控制系统组成,所述拼接式楼房组建由设置于房间框架内的基层以及设置于基层上的装饰层和隔板组成,所述智能家居系统由服务器终端、安防系统、环境调控系统、网络系统以及远程终端。本实用新型在建筑开发商提供的最基础的框架基础上,购房者可将内部结构灵活改变,由用户定制。实施上按照功能可以由其他专业供应商构造(整体厨房、浴室已经有专业分工,不需使用水泥来固定瓷砖,更换时简单无损耗,使得变换房屋构型变成了更加容易)。本实用新型将多种市场通用产品集成,适合于家居的智能化,可构建性价比较高的智能家居控制系统,远程控制方式灵活多样,用户可通过智能手机和PC机对家居随时进行监控。
河北师范大学 2021-05-03
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