用于精密微装配的全方位微小机器人

研制出了一种90 mm×60 mm×85 mm，可用于精密微装配作业的全方位微小型机器人，机器人集成了移动定位单元与精密微操作单元，移动定位单元由微型电机驱动的快速宏运动单元与压电陶瓷驱动的精密微运动单元两部分组成，最大宏运动速度为50 mm/s，开环定位精度1 mm，微运动最大速度200 μm/s，开环定位精度1 μm，分辨率为50 nm；微操作单元由压电陶瓷驱动的球基微驱动器与微夹持器两部分组成，微驱动器转动分辨率为0.000 1°，定位精度为0.000 5°，微驱动器金属球可以实现空间复杂的扫描运动，同时带动微夹持器末端实现精密定位，微夹持器采用压电陶瓷驱动的两级杠杆放大机构，末端最大张合位移为280 μm，最大微夹持力为0.1 N.开发了基于视觉反馈的微装配作业控制系统，并在视觉的引导下，实现了机器人对微型齿轮、微型轴/孔等元件的夹取、搬运等微作业任务，并顺利完成了Φ180 μm微型轴与Φ200 μm微型孔之间的精密装配实验研究.     

用于精密微装配的全方位微小机器人的研究

研制出了一种90mm×60mm×85mm的可用于精密微装配作业的全方位微小型机器人，该机器人集成了移动定位单元与精密微操作单元，移动定位单元由微型电机驱动的快速宏运动单元与压电陶瓷驱动的精密微运动单元2部分组成，宏运动最大速度为50mm／s，开环定位精度为1mm；微运动最大速度为200μm／s，开环定位精度为1μm，分辨率为50nm．微操作单元由压电陶瓷驱动的球基微驱动器与微夹持器2部分组成，微驱动器转动分辨率为0．0001°，定位精度为0．0005°，微驱动器金属球可以实现空间复杂的扫描运动，同时带动微夹持器末端实现精密定位；微夹持器采用压电陶瓷驱动的2级杠杆放大机构，末端最大张合位移为280μm，最大微夹持力为0．1N．开发了基于视觉反馈的微装配作业控制系统，并在视觉的引导下，实现了机器人对微型齿轮、微型轴／孔等元件的夹取、搬运等微作业任务，并顺利完成了Ф180μm微型轴与Ф200μm微型孔之间的精密装配实验研究．     

基于显微视觉的宏/微双重驱动微动台的自动标定

提出了基于压电技术的微操作系统的自动标定方法,采用混合式步进电机直接驱动的宏动平台,实现系统大行程宏动定位,安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动的微动平台和精密光栅,实现亚微米级的分辨率和定位精度,通过以上两部分实现定位机构的全闭环反馈控制,采用显微视觉反馈获取微动台操作器在图像中的位置信息进行标定。实验结果表明:系统的动态和稳定性能良好,自动标定运算速度快,运行速度达到11 frame/s,实现了对系统的精确标定,标定精度达到0.1μm。     

大行程两自由度微定位夹持系统的设计与优化

为了实现微操作系统中微夹持器的精密定位,增加其可达定位空间,提出大行程两自由度微定位夹持系统. 基于2移1转(2T1R)型柔性运动副,设计两自由度微定位平台,并将其与微夹持器相结合,设计微定位夹持系统的结构;采用简化的线弹性梁模型建立微定位平台力?位移关系、丢失运动和固有频率的理论模型,并采用欧拉?伯努利梁模型与能量守恒定律建立微夹持器力?位移关系、位移放大倍率和固有频率的理论模型;以提高微定位夹持系统的静、动态性能为目标进行参数优化;通过有限元仿真验证理论模型的正确性,并给出微夹持器的可达定位空间. 结果表明,微定位夹持系统设计具备有效性与可行性.     

一种MEMS自动微装配机器人

介绍用于MEMS自动微装配的机器人系统的构成,讨论组成该系统的若干关键技术,包括宏/微精密定位技术、显微视觉系统、微夹持器的设计、系统的标定以及装配策略．集成各单元技术,以外径＜2 mm的微行星齿轮减速器为示范装配对象,研制能够完成微装配任务的微装配机器人．融合显微视觉和力信息,采用相应的装配策略,在2．5 min内,实现难度最大的3个行星齿轮的自动装配．     

基于异构宏模型的Z轴微加速度计系统级建模与快速仿真

针对含复杂结构的MEMS器件,提出基于异构宏模型的系统级建模方法,即将MEMS系统分解为多个简单部件和复杂部件的组合,采用解析法建立简单部件的宏模型,而采用数值法建立复杂部件的宏模型,通过这些宏模型按器件的原始拓扑互连实现整个MEMS的系统级建模与仿真.以z轴微加速度计为例,对其中形状规则的平板质量块和平板电容器,采用解析法建立宏模型;而对于形状复杂的折叠梁,采用数值法建立宏模型,完成z轴微加速度计的系统级建模,并在Saber中进行系统级的时域、频域及pull-in仿真.将仿真结果与有限元分析结果及实验结果进行了比较,其时域仿真时间小于2 min,频率、pull-in电压相对误差小于2%,表明该方法能够快速有效地实现复杂结构MEMS器件的系统级建模与仿真.     

基于规则的仿人智能控制在微驱动系统中的应用

根据三角形放大原理设计出一种以压电陶瓷为驱动元件,应变片为微位移传感元件的精密微位移机构。由于压电陶瓷存在迟滞,蠕变和非线性不足,并且难于得到其准确的数学模型,采用常规线性ＰＩＤ控制方法很难实现微驱动机构的高速度精度控制。     

基于PZT的宏/微驱动机器人研究

综述了基于PZT的宏／微机器人的概念、现状、应用及所展开的相关研究成果,阐述了宏／微机器人克服了传统定位系统的局限性,可以同时满足大行程．高速高准确度的定位要求;压电陶瓷作为一种新型驱动器具有结构紧凑、体积小,可以做到无机械摩擦、无间隙、较高的位移分辨率等特点,用于宏／微结合,可得到了良好的效果．介绍了基于PZT的宏／微机器人的研究现状和成果,这些宏／微机器人分别用于精密装配、光纤对接、IC封装、生物工程、柔性手臂等领域。     

曲面激光直写中的光焦点定位控制

探讨了曲面激光直写系统中的光焦点定位控制方法.曲面激光直写中光焦点的定位控刺要求定位范围毫米级,而定位精度则在亚微米级,因此选用了宏/微双驱动系统.对宏/微双驱动系统进行了动力学建模,并进行了分析.探讨宏/微双驱动系统在直写先刻中的控制方法,对所设计的宏/微双驱动系统进行了实际的测试实验.结果表明:所设计的宏/微双驱动系统在曲面激光直写系统中是可行且有效的.     

大行程纳米级步距压电马达驱动电源的研究

针对基于尺蠖运动原理的大行程纳米级步距压电电动机的运动特点,研制了一种压电陶瓷微位移驱动器驱动电源.对压电陶瓷进行动态驱动实验表明,在输入三角波、方波、正弦波等动态信号时,该驱动电源可很好地跟随输入波形的变化,实现了输入电压为0～5 V时,输出电压在0～280 V内连续可调,具有40 mV的高分辨率和较为理想的静特性.同时对压电陶瓷的驱动实验还表明:压电陶瓷在0～280 V的电压范围内,微位移变化是线性的.     

双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀

给出了双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀的基本结构,分析了双压电晶片的频率特性和静态位移特性,针对不同基板尺寸和晶片厚度进行了静态测试,在伺服阀实验台上进行了初步验证。试验结果表明:双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀具有结构简单、响应快、分辨率高、无电磁干扰、易于控制的优点,可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

Design of a control system for a macro-micro dual-drive high acceleration high precision positioning stage for IC packaging

A macro-micro dual-drive positioning system showing good potential for high acceleration and high precision positioning required in IC packaging applications is devised in this paper. The dual-drive positioning stage uses a VCM (voice coil motor) driven macro positioning stage and a PZT piezo-electric driven micro positioning stage. The coupling characteristics of the system are analyzed to produce a control structure with a micro positioning stage that can dynamically compensate for the positioning error produced by the macro positioning stage. Models of the two positioning stages are described. The models cover both the mechanism and the actuator. For the macro positioning stage, friction characteristics are taken into account, and a controller with an LQG (linear-quadratic-Gaussian) control algorithm combining a feed-forward compensation algorithm is derived. A PID controller is used to control the micro positioning stage. Detailed designs are derived for the proposed approach, and the performance is validated by simulation. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50705027), the National High Technology Research and Development Program of China (“863” Program) (Grant No. 2007AA04Z315) and Self-Planned Task of State Key Laboratory of Robotics and System (HIT) (Grant No. SKLRS200804B)     

Research on an inertial piezoelectric actuator for a micro in-pipe robot

In general, a micro robot system includes a microactuator, micro sensor, energy supply, and control sys-tem. At present, the research on a micro actuator inChina is basal in a laboratory phase, which lacks astrict analysis in theory. Hence, it should first besolved for the design on a micro actuator or micro robotthat the drive principiumof micro actuator is researchedand the dynamical equation is established. In this pa-per, a newkind of inertial piezoelectric actuator is pro-posed. The driv…     

碳纳米管／SBS改性沥青的微区结构观察及共混机理探究

通过不同剂量的碳纳米管和4％SBS与基质沥青混合制备不同的改性沥青,用常规方法获得改性沥青的宏观性能指标。利用荧光显微镜观察改性沥青的微观结构,对改性沥青的微观结构进行比较分析,确定各部分的组份和结构特征。对沥青宏观性能的变化与沥青微观结构关系进行总结分析,结果表明微观结构参数与改性剂（碳纳米管、SBS）添加剂量以及宏观性能指标具有较好的相关关系。根据一些已经观察到的结构参数得出更加合理的改性剂添量来进一步提高改性沥青宏观性能指标。     

柔性导线微夹持系统结构设计

为了实现柔性导线理线焊接的自动化,以直径几十微米的柔性导线为研究对象,设计了一种具有自动引线功能的柔性导线微夹持系统.把引线过程分解为定位、夹持、牵引和释放4个阶段,通过显微视觉系统计算显微对象之间的相对距离,利用微夹钳操作柔性导线.设计了柔性导线自动微夹持系统的结构,包括视觉系统、微夹钳和控制系统,对微夹钳的力学性能进行了仿真.实验结果表明:该系统能够准确计算微夹钳和导线之间的相对距离,并能成功实现夹持、牵引和释放导线的功能,能够用于任何柔性导线的微夹持环境中.     

Piezoelectrical－Elements－Driven Worktable and Its Application on the Robotic Precise Assembly

Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ－Ｅｌｅｍｅｎｔｓ－ＤｒｉｖｅｎＷｏｒｋｔａｂｌｅａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＲｏｂｏｔｉｃＰｒｅｃｉｓｅＡｓｓｅｍｂｌｙＳＵＮＬｉｎｉｎｇＡＮＨｕｉＤＥＮＧＨｉｊｕｎＣＡＩＨｅｇａｏ（孙立宁，安辉，邓喜...     

国外自由贸易园区管理体制对我国的启示

国外成功自由贸易园区的管理体制总体呈现出宏观管理与微观经营关系由行政主导化向市场契约授权化转变,具体表现为微观经营机构的企业化与宏观管理的行政监管法制化,这使政府行政管理对市场控制的边界清晰,微观经营的市场化与政府管理的行政监管法制化成为成功自由贸易区管理体制的共性,这对我国自由贸易区管理体制的建设提供了极富价值的借鉴。     

宁海县城工业用地的调整规划与控制功能

宁海县工业用地的调整规划是宁海县总体规划深化的一部分.本文以宁海县工业用地的调整规划为例,探讨如何使规划既有宏观层次的原则性指导,又有微观层次的规定性控制;既有全局的控制管理,又有一定的可操作性.     

我国动漫产业化发展的运营模式

动漫产业运作的关键在于完整产业链的构建。应结合我国市场特点和文化背景,从产品的创意开发、制作生产、发行播映,衍生产品的综合开发经营等环节出发,完善动漫产业链,整合动漫产业链的运营模式,建立起宏观与微观全方位结合的发展策略、合作机制和扩张模式。