六自由度压电微动平台测量系统开发

针对精密机械以及精密加工等领域需要纳米级的定位精度,开发出由三组二自由度高精度测量模组组成的六自由度压电微动平台。该平台通过NI软硬设备的有效整合,改变压电制动器移动量,调整微动平台六自由度实现定位。通过三组二自由度测量模组输出的二维光点坐标,测量六轴微动平台位移参数。同时对各模组的安装误差采用正角度补偿和雷射角度补偿,以满足平台高精度需求。经过综合测试表明,系统线性解析度达到10nm,角度解析度为0.1arcsec,系统位移跳动量0.022μm,角度跳动量为0.06 arcsec,能达到即时精确定位。     

六自由度并联柔性铰链微动平台的研究

为获得具有运动解耦性的并联2-2-2结构的6自由度微动平台,首先以并联6-PUS 3维平台为原型,用柔性铰链替代球铰,用柔性框架替代直线移动副,设计了并联2-2-2结构的6自由度微操作平台。其次,建立了该微操作平台的位置正反解方程;然后,建立了柔性铰链的刚度模型,以各种强度条件为约束,并利用有限元分析校核了其中的柔性铰链。上述分析证明了该机构的可行性及运动解耦性。     

基于压电微动平台的灰色PID控制

将不确定量的灰色PID控制引入压电微动平台的控制中，仿真验证了灰色控制在微定位平台的适用性。通过与经验PID控制得出对平台的阶跃响应、控制信号、跟踪误差和变化率的对比，结果显示：在引入灰色控制后，微动平台的控制误差降低了0．15μm。     

基于ANSYS的单自由度微动工作台仿真研究

通过有限元软件ANSYS,建立有限元实体模型,同时讨论了模型的好坏、评价标准,对单自由度微位移工作台进行了仿真计算,建立了微位移机构位移量和最大应力的回归方程式.     

含冗余支链的二自由度微动平台运动学分析

引入冗余支链设计微动平台,采用并联机构的构型原理分析了微动平台末端能够实现的输出运动特征,保证了引入冗余支链的同时不改变机构的运动学特性。在此基础上给出了中轴线对称布置和对角线对称布置的两种含冗余支链的微动平台结构形式,并采用矢量法分别建立了其运动学模型并给出了实例,分析结果表明对角线对称布置方案在两轴线方向上的驱动特性一致,而中轴线对称布置方案在两轴线方向上表现了非对称性,两种方案适用于不同的应用场合,结论为微动平台的实际选型和参数设计提供了理论基础。     

集成式6自由度微动并联机器人系统

基于机构、驱动、检测一体化的思想,研制出了压电陶瓷驱动的6自由度集成式并联微动机器人,对该机器人的机构、驱动、检测、控制及误差补偿方法进行了研究.采用6自由度(6-SPS)并联结构设计了微动并联机器人的构型,对结构参数进行了优化,并进行了运动空间分析和刚度分析.基于模块化设计思想将压电陶瓷驱动电源、微位移传感器检测电路、中央控制器组合在一起,通过自定义的内部总线相连构成了并联机器人的驱动和控制系统.最后,给出了该机器人位姿测量方法,并分别在压电陶瓷的开环与闭环控制状态下进行位姿测量,进而实现误差补偿.实验结果表明:该并联微动机器人可实现10 nm平动重复定位精度;0.0001°转动重复定位精度;具有定位精度和可靠性高,使用灵活方便的特点,满足多自由度精密定位的要求.     

柔性铰链的微动平台设计

根据高性能直线电机直接驱动宏动平台和宏/微双重驱动精密定位机构的要求,基于柔性铰链设计微动平台,实现大行程纳米级别的分辨率和定位精度;微动平台采用压电陶瓷驱动,安装于宏动平台上;整个宏/微系统采用精密绝对光栅和精密增量光栅二级位置检测以解决大行程和高分辨在检测上的矛盾问题,以此为位置反馈实现闭环控制。在平台结构设计的基础上建立系统质量刚度动力学模型,分析平台在阻尼垫块不同的情况的稳定性能。     

单自由度磁悬浮微动机器人的模糊控制系统研究

提出利用电磁铁的磁力作为机器人的运动驱动,利用这种电磁力的磁悬浮微动机器人不需要任何关节,结构紧凑,运动精度高。文中介绍了一种基于DSP的单自由度磁悬浮微动机器人的结构和工作原理,研究了磁悬浮机器人的运动控制系统,包括DSP系统、控制算法、软件结构,实验证明该系统能够较好地控制机器人的运动。     

二维微动工作台微位移机构特性研究

微动工作台是微机电系统及其制造设备中的重要部件。文章结合电致伸缩陶瓷驱动器和杠杆柔性铰链机构，论述了二维微动工作台微位移机构的设计，建立了微位移机构的机电耦合模型。重点分析了机构的暂态响应和稳态响应及其影响因素，为微动工作台系统设计、改善微位移机构的响应速度以及控制系统参数的确定提供了理论依据。     

浅谈基于OLED喷墨打印的基板微动台设计

本文针对OLED喷墨打印过程中存在角度、直线度误差的问题,确定基板载台在运动平台中的主要误差为偏摆误差(Yaw)和水平直线度误差。通过激光干涉仪测量出基板载台的偏摆误差和水平直线度误差,并将这些误差数据输入运动控制器中。设计一种基板微动台机构,能牢固地吸附住基板,实现偏摆误差和水平直线度误差补偿。微动台能够完成基板微小角度纠偏。     

微超声振动机器人系统的设计与分析

设计一套微超声振动机器人系统用于细胞切割.超声振动单元安装在并联机器人的动平台上,压电陶瓷驱动器控制操作针做高频振动,直到刺破细胞的壁膜,减少穿刺过程中细胞的变形,从而减小对细胞的损伤.该系统用于牛卵细胞微切割试验,取得很好的效果.     

移动工作台位置控制系统变论域模糊PID研究

单机多工位锻压机的移动工作台位置控制系统是多变量的非线性耦合系统,常规PID控制和模糊PID控制难以完全适应复杂系统变化,满足系统控制要求。为了解决这一问题,在模糊PID控制的基础上加入变论域模块,改变模块中的论域伸缩因子,使模糊控制的论域随系统条件变化而调整,最终整定出满足系统控制要求的PID参数。对移动工作台位置控制环节建立了数学模型,并在Matlab/Simulink中进行了控制系统建模及仿真分析。结果表明:相比常规PID控制和模糊PID控制,使用变论域模糊PID控制的系统具有良好的动静态性能,在响应速度、过渡过程时间及稳态精度等方面具有更好的优越性,适合在复杂的非线性耦合控制系统中使用。     

基于人机工程学的电脑工作台的设计

针对现有的一些产品的不足,根据人机工程学原理,设计了一款电脑工作台.论述了工作台结构、主要尺寸和设备摆放位置的确定方法和依据;重视了细节的设计,如机箱后接线的整合设计、文档夹的设计等.通过设计,改善了用户使用电脑工作台的条件和环境,在提高工作效率的同时保证了用户的健康.     

数控插齿机工作台回转误差补偿之分析

采用软件误差补偿的方法,通过修正NC数据实现误码差补偿,对机床工作台回转运动的分析,该方法通用性强,适用于开放式数控系统。     

足球机器人视觉系统的图像获取优化研究

足球机器人视觉系统需在有限的计算能力下应对平台运动,场景变化,光照不均所引起的干扰,而图像的获取过程与此要求关系密切,在经典的图像处理算法基础上,分析了摄像机参数、传输速率、图像格式对图像处理算法及视觉综合性能的影响,提出了足球机器人图像获取过程的优化方法,并指明了足球机器人视觉系统各项性能提升的方向.     

基于计算机视觉的电机换向片检测系统的研究

设计了一种新型的电机换向片自动检测系统,该系统通过CCD图像传感器采集电机换向片图像,在VC平台中嵌入Matlab,利用其Image Processing Toolbox对图像进行变换处理与特征识别,实现计算机视觉代替人类视觉驱使数控机械工作。实验表明该系统精度高、实时性强,具有一定的实用价值。     

可用于克隆技术的微操作系统构成原理的研究

介绍了用于克隆技术的微操作系统的构成原理,克隆技术是当今生物工程中最热门的技术,原有的微注射设备存在着夹持手段单一,平面图像瞄准不够准确等缺点。本文介绍的微操作系统采用微机械技术,利用微夹钳来夹持工作物,感知夹力大小和工作物表面软硬程度;利用立体成像技术来代替平面成像,使操作更直观,瞄准更准确。文中详细介绍了系统的构成,各单元的配合及现有相关技术的发展背景,指出了这种系统的可行性。     

ENT 手术机器人视觉系统研究

设计一套耳鼻喉手术机器人视觉系统,采用参数约束化方法对双目CCD系统进行标定,提高系统精度。利用光心点到投影线距离之和最小的约束方程,缩小重构范围,提高三维空间坐标的求解精度。提出在喉镜口端面建立欧氏空间坐标的方法。将视觉系统与机械人控制系统进行了集成。     

基于机器视觉的全自动定值灌装系统

研发出一种基于机器视觉的全自动定值灌装系统,采用CCD摄像机和图像采集卡采集图像,运用图像二值化、中值滤波及模板匹配等技术计算出桶口中心坐标,步进电机驱动二自由度移动平台,带动喷枪移动到桶口上方,实现桶口的自动定位。     

基于VEE的汽车电磁环境测试系统

为分析汽车电系电磁环境对汽车电子装置的干扰,研制了汽车电磁环境测试系统。该系统包括电磁环境实验台及测试子系统两部分。实验台部分包括汽车电系的主要电器元件,如发电机、点火系等,能够模拟汽车电系的各种主要干扰。测试子系统部分采用了基于VEE的虚拟仪器技术,包含有信号测试及分析模块。实际使用证明,该系统除了能够真实测试汽车内的电磁环境的测试外,还可以用于汽车电子产品早期的开发测试工作。