六自由度压电驱动并联微动机构设计与分析

采用理论分析、有限元分析与仿真方法相结合的方法,设计并分析了一套新型的压电陶瓷驱动的六自由度并联微动机器人机构,充分发挥压电陶瓷和并联机构的优点,实现了并联机器人机构、驱动、检测-体化设计。经过实际检测证明,所采取的方案是合理可行的。     

基于压电陶瓷驱动的并联微动机器人应用现状

介绍了具有刚度大、承载能力强、位置误差不积累等特点的并联微动机器人,在应用上与串联机器人呈互补关系,已经成为微动机器人领域的研究热点。随着科学技术的发展,许多领域越来越迫切地需要微型系统或微动系统。目前,并联微动机器人已经在航天、航空、制造业、计算机辅助医疗设备、生物工程以及微机电系统等方面有着广泛而重要的应用。     

压电驱动三支链六自由度微动机器人机构设计

为简化6支链并联微动机器人结构、减小其装配误差,提出了压电陶瓷驱动的3支链6自由度并联微动机器人结构。采用整体式下平台和3条两端带有柔性球铰链和单轴直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度。在分析逆解的基础上,根据工作空间要求设计了整体尺寸。根据柔性铰链选取原则,对直角平板和支杆处柔性铰链进行尺寸选择,采用有限元分析对整体刚度进行分析和安全校验。样机测试结果表明了设计的可行性。     

压电陶瓷驱动微动并联机器人工作空间分析

机器人的工作空间是衡量机器人性能的重要指标之一。该文针对微动并联机器人的特点,分析了并联机器人的工作空间的约束条件。采用极限边界数值搜索算法计算了实际机器人的工作空间,并分别分析了微动并联机器人的杆长、杆长变化量、平台半径、铰链分布点等参数对机器人工作空间的影响和变化趋势。上述分析对于并联机器人构型设计具有重要的指导意义。     

压电马达驱动3-PPTRR并联机器人研究

设计了一种压电马达驱动的3-PPTRR构型的3支链6自由度并联机器人,具有结构简单,支链不易干涉,无电磁干扰等优点.介绍了这种机器人的结构特点,分别采用解析法、矢量构造法对机构位置反解和雅克比矩阵进行分析.针对雅克比矩阵条件数的局限性,采用兼顾全域条件数均值和波动性的全域可操作度指标描述机构的操作性能,并以此为目标函数,结合典型应用研究了此类并联机器人的关键尺寸优化过程,结果显示优化后的结构在整个运动空间内都具有良好的运动性能.     

一种新型球面并联分选机构运动学研究

提出一种新型3自由度并联机构来解决LED分选机的高速分选问题。首先研究了该机构自由度,该机构能提供3个方向上的纯转动;再结合自由度性质分析,建立了约束方程,进行运动学的正反解分析;使用Newton迭代的方法求得各位置点具体的运动参数,并分析了求解过程中的多解问题,及相关处理方法,最后给出相应的算例。通过实例分析数据可知:随着执行机构目标位置的变化,能实时求解出个各曲柄相对于基座的转角,且当2个曲柄转角增大时,第3个曲柄转角一定减小,符合实际的运动规律。     

集成式压电驱动微操作手的位置控制研究

微操作手是微操作机器人的核心部件 ,文章介绍了作者研制的压电陶瓷管驱动三自由度集成式微操作手 ,在此基础上 ,研究了微操作手的位置闭环控制 ,提出了模糊 -比例积分控制方法 ,并通过实验获得了较好的控制效果。通过对微操作手进行动静态测试得到微操作手的性能指标 :操作手末端 X、Y轴的最大输出位移为± 8.5μm,重复定位精度为 2 8nm ,位移分辨率为 10 nm ,动态阶跃响应时间为 5 m s;Z轴最大输出位移为 6 .2μm ,重复定位精度为 17nm,位移分辨率为 4 nm ,动态阶跃响应时间为 5 m s。该微操作手能够实现纳米级微动定位 ,满足微操作要求     

压电式微定位机构及其控制系统的研究

研究、设计了一种以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器的微定位机构，给出了机构的动力学模型。结合检测装置和微机控制系统，设计并研制了基于前馈控制同数字PID反馈控制相结合的复合控制的微定位系统。实验表明，微定位系统定位行程可达100μm，定位分辨力0．01μm。     

压电驱动三维纳米这位系统的研究

在纳米科学与技术领域,纳米定位技术是实现纳米加工与测量的关键技术.本文作者采用柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为微位移驱动器,设计了一种新颖的三维纳米定位机构.给出了其刚度公式和动力学模型,对压电陶瓷的压电误差及其补偿方法进行了分析.结合激光干涉仪微位移检测装置.设计并研制了数字闭环控制的三维纳米定位系统.验表明,该纳米定位系统定位精度优于±0.03 μm,定位分辨力3 nm.最大定位时间40 ms.     

一维压电式微定位机构的设计研究

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构。由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程。给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试。实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01μm。     

A Mixed Real-time Algorithm for the Forward Kinematics of Stewart Parallel Manipulator

Aimed at the real-time forward kinematics solving problem of Stewart parallel manipulator in the control course, a mixed algorithm combining immune evolutionary algorithm and numerical iterative scheme is proposed. Firstly taking advantage of simpleness of inverse kinematics, the forward kinematics is transformed to an optimal problem. Immune evolutionary algorithm is employed to find approximate solution of this optimal problem in manipulator＇s workspace. Then using above solution as iterative initialization, a speedy numerical iterative scheme is proposed to get more precise solution. In the manipulator running course, the iteration initialization can be selected as the last period position and orientation. Because the initialization is closed to correct solution, solving precision is high and speed is rapid enough to satisfy real-time requirement. This mixed forward kinematics algorithm is applied to real Stewart parallel manipulator in the real-time control course. The examination result shows that the algorithm is very efficient and practical.     

并联机构的发展及应用

绍了国内外并联机构的发展,通过与串联机构的比较,详细说明了并联机构的特点及其在各个领域中的应用.六杆并联机构是并联机构的一种特殊形式,文中具体阐述了其工作原理,并结合上海第三代同步辐射装置软X谱学显微光束线中使用的特殊六杆并联调节机构,对其特点做进一步说明.     

压电型惯性冲击机构的驱动波形分析

压电型惯性冲击式机构是利用压电元件的急速变形来产生连续运动位移的机构。它在精密驱动与定位领域有着重要应用。驱动电压波形是影响机构运动性能的重要因素。从运动学角度分析了驱动电压波形对运动步距的影响，提出了一种优化的驱动电压波形，并进行了压电叠堆型惯性冲击式管内移动机构的驱动试验，结果表明该优化波形比标准锯齿波形具有更好的驱动效果。     

微进给刀架中位移放大机构的优化设计

基于压电陶瓷驱动的刀具微进给机构是满足精密加工的重要途径,为进一步增加微进给刀架驱动位移,在微进给刀架中增加一种柔性铰链微位移放大机构,增加压电陶瓷驱动器输出位移。该文设计了4种微位移放大机构,理论计算了静态刚度,利用ANSYS软件对4种微位移放大机构进行了建模和有限元数值仿真分析,对比了不同类型的微位移放大机构的放大倍数、负载能力和应力情况等静态特性,为优化设计刀具微进给机构打下良好基础。     

双管正激交错并联大功率灯丝电源设计

采用交错并联的双管正激主电路拓扑结构设计了可靠性高的大功率灯丝电源,供给超视距雷达发射机电真空发射管灯丝的稳定工作.文中分析了电路的工作原理,对关键部分的设计过程进行了计算和说明,最终给出了实验波形.在实际应用中说明,此设计性能稳定,可靠性高.     

四自由度模块化移动机械臂建模与运动学分析

为了对模块化移动机械臂的模块化组成和控制系统建模,对受非完整约束的差分驱动的移动平台运动学模型进行了分析。并在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法描述了四自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变量的正运动学模型。运用矩阵逆乘的解析法,进一步得到了机械臂逆运动学的完整解析解。最后,在实验室平台MT-ARM上做了仿真与实验验证,结果证明了正运动学模型及运动学逆解的正确性。     

H.264并行视频编码的分配机制的研究

H.264作为新的视频压缩标准,采用了许多先进的算法,提供了很好的视频压缩质量。获得出色压缩效果和质量的代价是压缩编码算法复杂度的增加。为了寻求更高的编码速度,集群并行计算被运用到H.264的视频编码计算中。本文结合并行算法设计,通过对H.264视频编码的研究,分析了H.264可实现并行计算的任务单元选择;采用了片（Slice）级的H.264并行编码计算方法,并对其性能进行了测试和分析。     

平行缝焊盖板镀层结构的热分析

平行缝焊是陶瓷封装中应用最为广泛的高可靠性气密性封装方式之一。由于焊接过程中,盖板表面镀层会发生熔化、破坏等过程,可伐基底会被暴露在环境中,导致盐雾腐蚀失效。利用Abaqus有限元分析软件,选择2种代表性的可伐盖板镀层结构,分析不同加载温度条件下可伐盖板及其表面镀层的温度分布。仿真结果表明,当可伐盖板采用Ni/Au的镀层结构时,控制焊接温度范围为1200~1400℃,有希望保证平行缝焊耐盐雾腐蚀可靠性,并给出其耐盐雾腐蚀机理。