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隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業.隨之而來的,各行業對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足人類向微小世界探尋的需要,作為機器人技術發展的一個重要分支,微操作機器人成為機器人學中十分活躍的研究領域. 本文結合國家"863"計劃項目"6自由度納米級宏微操作機器人的研究(項目編號2002AA422260)"和"原型裝置靶瞄準定位系統工程預先研究項目(項目編號863-804-5)",共搭建了3套實驗系統,其中采用了單一驅動以及雙重驅動兩條技術方案.在廣泛的分析了目前已有的柔性精密定位系統,并聯精密定位系統和宏/微雙重驅動系統的基礎之上,針對目前大范圍運動定位與高精度定位的應用實際需要,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計,并以此構建六支鏈大行程柔性并聯結構定位系統,為滿足超高精度的定位需要,在并聯支鏈中集成了壓電陶瓷驅動,構成了宏/微雙重驅動并聯結構系統,充分體現了驅動,結構,檢測一體化的設計思想. 在結構單元的設計方面,針對當前柔性鉸鏈運動范圍小等問題,在通用的球副柔性鉸鏈的基礎之上,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設計;在柔性并聯結構的設計方面,提出了在通用的并聯結構系統中,采用大行程柔性鉸鏈代替傳統運動副的設想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯結構系統. 在大行程柔性并聯結構的運動學建模方面,利用材料力學的基本原理和小變形假設,推導了大行程柔性鉸鏈的數學模型,并給出了在全局坐標系下的顯式表達;在此基礎之上,通過剛度組集的辦法建立了大行程柔性鉸鏈并聯結構柔性支鏈的運動表達式,通過聯立運動位移協調方程和力約束協調方程,建立了并聯結構的位置解模型. 由于并聯結構系統中的各部件,特別是柔性鉸鏈結構在自身變形提供整體結構的運動輸出的同時,還經歷了大范圍的剛體運動,導致大行程柔性并聯結構的位置解模型成為典型的幾何非線性問題.鑒于此,本文首先推導了空間柔性結構的幾何非線性的剛度遞推模型,并利用牛頓-萊弗森方法對該模型進行了求解.由于幾何非線性模型的迭代求解方式,導致該模型的實時性很差,不易移植至控制系統進行實時控制求解,故在大量的試驗嘗試的基礎之上,選擇了BP神經網絡方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經網絡結構,從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統的位置解的求解速度. 由于柔性并聯結構的位置解模型中不僅僅包括結構中的位置信息,還提供了結構中相關的力信息以及剛度信息,本文在上述位置解模型的基礎之上,給出了該類系統的剛度模型,并建立了并聯結構中的結構參數和尺度參數對系統剛度的影響圖譜,對這類系統的結構綜合以及優化設計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯結構的動力學建模方面,采用了歐拉梁理論和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于實際位移的大行程柔性鉸鏈并聯機器人各支鏈的動力學模型,并通過位移協調方程和動力協調方程,最終得到并聯系統的動力學模型.綜合采用了紐馬克方法和牛頓-萊弗森方法解決了系統動力學求解問題,并通過一個算例進行了基于逆動力學的求解仿真. 在大行程柔性并聯結構的樣機實驗方面,我們提出了采用大行程柔性鉸鏈作為被動關節的6-PSS并聯機器人系統,該系統采用壓電馬達作為驅動器,精密光柵尺作為位置反饋元件,其可在立方厘米級的工作空間內實現微米級精度的運動;在此基礎之上,我們在并聯機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結束之后,壓電陶瓷可以驅動并聯機器人進一步的微調,從而得到一個6-PSS和6-SPS結合宏微雙重驅動并聯機器人系統,其中,微動系統可在微米級運動空間內實現納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅動并聯機器人系統,可以同時滿足大工作空間和高精度的工程需要.此外,我們將大行程柔性鉸鏈并聯機器人系統,成功的應用到激光瞄準靶支撐裝置中,其厘米級的運動范圍和納米級的運動分辨力,使其在神光III系統中發揮了十分重要的作用.

（專利號：ZL 201510552708.2） 簡介：本發明提供一種起重機箱形主梁三自由度移動焊接機器人，屬于機器人焊接技術領域。該焊接機器人包括底座、縱向移動機構、焊槍升降機構、焊槍旋轉機構、焊接設備及電纜卷筒等，焊接設備包括送絲機、焊機、氣瓶座、二氧化碳氣瓶，焊槍旋轉機構通過升降臺安裝在焊槍升降機構上，齒輪齒條傳動與直線導軌副相配合實現長位移移動的精確定位，通過三臺伺服電機聯合控制焊槍位姿實現長距離平面曲線連續光滑平角焊縫的自動焊接。本發明所提供的焊接機器人具有結構簡單、傳動鏈短、位置準確、工作可靠、焊接質量穩定等技術特點。

微納機器人指的是尺度介于微納米級別，可以對微納空間進行精細操作的機器人。由于其具有靈活運動、精確靶向、藥物運輸等能力，在疾病診斷治療、靶向遞送、無創手術等生物醫學領域具有廣闊的應用前景。然而現階段針對微納機器人的有關研究大多聚焦在體外，在體內治療應用的更多預期功能仍然具有極大的挑戰性。 浙江大學醫學院附屬第二醫院/轉化醫學研究院周民研究員團隊研制出一款微納機器人，通過以微藻作為活體支架，“穿上”磁性涂層外衣，靶向輸送至腫瘤組織，成功改善腫瘤乏氧微環境并有效實現磁共振/熒光/光聲三模態醫學影像導航下的腫瘤診斷與治療。 這項研究被刊登在材料領域著名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials），并被遴選為當期封面。論文的第一作者是浙江大學轉化醫學研究院交叉學科直博生鐘丹妮，論文通訊作者為周民研究員。 光合作用解決供氧不足 在腫瘤治療中，為何需要微納機器人靶向提供氧氣呢？ 這是因為腫瘤細胞在快速增殖中消耗了大量的氧氣，導致腫瘤組織內部存在缺氧微環境，這成為眾多腫瘤治療方法出現耐受現象的重要原因之一。一般臨床腫瘤治療采用的放療和光動力治療中，患者通過高壓氧倉吸氧來解決腫瘤內部氧氣不足的問題。但這種方法往往收效甚微，并不能達到靶向供氧到腫瘤部位，難以提高腫瘤治療效果。 螺旋藻，一種生活中常見的微藻，作為水生植物能夠通過光合作用產生氧氣。那么如何將該微藻送進腫瘤？課題組提出將超順磁性的四氧化三鐵納米顆粒通過浸涂工藝，均勻涂層至微藻表面。磁性工程化的微藻能夠在外部磁場控制下，能夠定向運動至腫瘤。 磁性工程化螺旋藻，在磁鐵控制下能定向移動 “研究的創新性在于無機和有機的微納體，選擇性把藥物輸送到腫瘤缺氧部位。”周民介紹，他們所研制的微納機器人是一種光合生物雜交體系統，這個系統既保持了微藻高效的產氧活性，還兼有四氧化三鐵納米顆粒的定向磁驅能力。 微納機器人通過光合作用提高腫瘤氧氣濃度 在具體治療中，通過體外交變磁場將微納機器人靶向運送并積累至腫瘤，通過體外光照，由光合作用原位產生氧氣來減輕腫瘤內部乏氧程度，從而提高放射療法的效率。“在小鼠的原位乳腺癌模型中，經增強的聯合治療展現了明顯的腫瘤生長抑制作用。” 增強放療/光動力協同治療抑制腫瘤生長并可降解 葉綠素一面照出腫瘤變化的鏡子 光合生物雜交微納泳體系統不僅對于放療具有積極作用，在經過射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進而產生具有細胞毒性的活性氧來殺死腫瘤細胞，實現協同光動力治療。“正常的光動力治療需要氧氣和活性氧才能順利開展，目前的微納機器人能夠很好地解決這兩個需求。” 此外，微藻中含有的大量葉綠素，也具有的天然熒光和光聲成像功能，可以無創性地監測腫瘤治療情況和腫瘤微環境變化。“藥物遇到熒光，就能夠表達出來。葉綠素是一面鏡子能夠找出來它。” 基于葉綠素的治療及成像功能

本發明公開了一種適用于機器人無線充電系統的控制裝置及控制方法，該無線充電系統包括高頻逆變電源、能量發射裝置、能量接收裝置及能量變換電路；控制裝置包括充電控制器、光電開關傳感器，光電開關傳感器安裝在能量發射裝置的四個角；光電開關傳感器的輸出端與充電控制器的輸入端連接，充電控制器用于控制高頻逆變電源是否工作；能量發射裝置、充電控制器、高頻逆變電源均安裝在地面充電站。本發明將無線電能傳輸技術、智能技術完美地結合起來，使巡檢機器人能夠在無人干預的情況下長期工作；可以根據需要選擇自動充電還是手動充電；投入成本較低，控制方法靈活方便、可靠性較強，有很強的實用性。

本發明公開了一種解耦型六自由度工業機器人的運動控制方法，該方法包括：（a）根據機器人所需實現的位姿，通過 D-H 模型法獲得末端執行機構相對于基坐標系的位姿矩陣；（b）將機器人避開奇異形位時所能實現的正常位姿定義為不同的關節特性屬性，并設定機器人實現所需的位姿時的關節特征屬性組合；（c）根據位姿矩陣以及設定的關節特征屬性組合及其取值條件，通過反變換法分別求得關于機器人各個關節變量的唯一解；（d）根據所求得的解，執行對六自由度工業機器人的關節運動，相應完成整體運動控制過程。通過本發明，具備可預知過奇異點路徑、算法簡單、反解速度快以及能較好地確定唯一解等優點，并能很好地應用于實際的工業機器人運動控制。

本發明公布了一種移動機器人的多脈沖神經網絡控制器導航控制方法，屬于移動機器人目標點趨近自主導航控制器所屬領域，用于移動機器人的導航控制。其技術方案是：本發明包括目標點趨近控制器、沿墻行走控制器、避障行為控制器，控制器中采用了脈沖神經網絡，在神經網絡中同時融入時空信息。本方法在不同條件下設定各控制器權值，并根據不同控制器的權值順序作為控制器激活與否的判別順序，通過控制器激活及轉換條件的使用,實現各控制器之間的相互轉換。本發明通過神經網絡的在線訓練，實現機器人的在線自主學習，與先前的基于模塊化的控制器相比，控制策略簡便易行，通過各控制器之間的轉換，更加有效、高精度地控制移動機器人實現目標點趨近導航控制任務。

本實用新型提出了一種基于模塊化設計的潛入式管道焊縫打磨機器人。本實用新型包括動力模塊和打磨模塊。動力模塊用于帶動整個機器人在管道內移動；所述動力模塊為了適應管徑變化，分為上部、中部和下部。打磨模塊用于在管道的焊縫位置進行打磨，打磨模塊由三部分構成，包括前、后支撐結構、主軸及其打磨進給工作機構。動力模塊和打磨模塊使用萬向節進行連接，保證機器人在前進和后退時兩個模塊的協調，在通過彎曲的管道時也能正常移動。本實用新型由于采用模塊化設計，后續可以靈活地開發探測、噴涂等模塊。

項目成果/簡介:隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業的機器人種類也日益增多,其應用領域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業.隨之而來的,各行業對機器人的性能指標提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質量輕,能耗低等,從而對機器人結構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足