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.

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

本发明公开了一种可提高延展性的柔性电子流体封装方法，包 括：制得下层和上层封装结构，这两个封装结构保持对称并在其中央 部位各自具有凹陷延展的区域；制作延性互连结构，该延性互联结构 的整体呈波形分布的曲线结构；将上下层封装结构对应贴合，同时将 延性互连结构封装在中空微腔体中；最后，将绝缘性流体注射至微腔 体内，使其完全填充微腔体并包裹所述延性互连结构，由此完成整体 的流体封装操作。通过本发明，能够显著提高互连结构的拉伸延展性 能，避免面外翘曲现象，并在便于质量操控的同时有效提高互连结构 的稳定性。 

本发明属于柔性电子生产相关设备领域，并公开了一种用于柔 性膜转移的多自由度机械手，包括拾取单元、α转动模块、γ转动模 块、XYZ 三轴平移模块、气路分配单元和视觉定位单元，其中拾取单 元具备绕 Y 轴转动的β转动自由度，并可在轴向和周向上对吸附区域 进行调整；α、γ转动模块和 XYZ 三轴平移模块则分别用于实现机械 手绕 X 轴和 Z 轴转动的α和γ转动自由度以及 XYZ 三个方向的平动 自由度；气路分配单元执行拾取单元内部各个真空气路的开关控制和 真空度检测；视觉定位单元用于实现柔性膜在 XY 平

本发明属于柔性器件制备技术领域，涉及一种基于有序排列扭曲结构柔性可拉伸器件的制备方法，先将柔性高分子衬底进行预拉伸后固定在玻璃片上，并在预拉伸后的柔性高分子衬底的四个边缘处制备电极；然后将柔性高分子衬底放置在接电源负极的环形金属收集极上作为收集衬底，将经过加工的中空不锈钢针作为纺丝喷头；将纺丝溶液注入到纺丝溶液容器中进行电纺；再将柔性高分子衬底水平转动90°继续电纺后从玻璃片上取下，得到基于有序排列扭曲结构的柔性可拉伸器件；其制备工艺简单，操作方便，制备的柔性可拉伸器件能分别或同时实现柔性可拉伸器件二维方向应力拉伸，且在两个方向上均能较精确的实现材料的预应变控制，适用范围广

本发明属于柔性器件制备技术领域，涉及一种基于有序排列扭曲结构柔性可拉伸器件的制备方法，先将柔性高分子衬底进行预拉伸后固定在玻璃片上，并在预拉伸后的柔性高分子衬底的四个边缘处制备电极；然后将柔性高分子衬底放置在接电源负极的环形金属收集极上作为收集衬底，将经过加工的中空不锈钢针作为纺丝喷头；将纺丝溶液注入到纺丝溶液容器中进行电纺；再将柔性高分子衬底水平转动90°继续电纺后从玻璃片上取下，得到基于有序排列扭曲结构的柔性可拉伸器件；其制备工艺简单，操作方便，制备的柔性可拉伸器件能分别或同时实现柔性可拉伸器件二维方向应力拉伸，且在两个方向上均能较精确的实现材料的预应变控制，适用范围广。

本发明公开了一种柔性自适应的支撑式管道内检测机器人，包括柔性自适应支撑机构、驱动机构、检测 机构和摄像机构;摄像机构安装在柔性自适应支撑机构前端;柔性自适应支撑机构与驱动机构连接，用于保 证机器人在管道内移动时，具有自动适应变径管、障碍或弯管的能力;检测机构安装在驱动机构上，当机器 人在管道内检测作业时，检测机构中的探头部分与管道内壁完全接触。本发明实现了机器人对管道的柔性自 适应以及支撑式管道内机器人的模块化，增强了机器人在管道内的行走能力，也方便了此类机器人的检修; 本发明同时还实现了管内检测机器人搭载无损检测设备，从而提高了问题管道的检测能力。

热电材料是一种可以将热能和电能进行直接转换的新能源材料，基于热电技术制备的热电发电或制冷器件具有无活动部件、无污染、无噪声等优点。传统的经典碲化铋基室温热电材料是目前唯一被商业化量产应用的热电材料，主要应用于固态制冷。虽然该材料含有的Te元素丰度极低，并且力学性能不佳，但是自上世纪60年代被发现以来，一直被工业界沿用至今，没有可替代的材料。随着物联

本发明公开了一种可提高延展性的柔性电子流体封装方法，包括：制得下层和上层封装结构，这两个封装结构保持对称并在其中央部位各自具有凹陷延展的区域；制作延性互连结构，该延性互联结构的整体呈波形分布的曲线结构；将上下层封装结构对应贴合，同时将延性互连结构封装在中空微腔体中；最后，将绝缘性流体注射至微腔体内，使其完全填充微腔体并包裹所述延性互连结构，由此完成整体的流体封装操作。通过本发明，能够显著提高互连结构的拉伸延展性能，避免面外翘曲现象，并在便于质量操控的同时有效提高互连结构的稳定性。