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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.

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

本發明屬于柔性電子收卷控制相關技術領域，并公開了一種面 向變截面柔性電子的恒應力收卷控制系統，其包括張力傳感器、張力 控制器、卷徑傳感器、內應力測量裝置、內應力控制器和執行件等; 其中卷徑傳感器用于實現料卷外徑的測量;張力傳感器用于檢測薄膜 張力并反饋給張力控制器實現張力的閉環控制;內應力測量裝置包括 一組壓力傳感器、導電滑環以及若干固定零件，并用于實現料卷內部 應力分布狀態的測量并將其饋給張力控制器，實現料卷內部應力的閉 環控制。本發明還公開了相應的收卷控制工藝。通過本發明，能夠以 更為高效和高精

GL-CS-2E型 機電一體化柔性生產綜合實訓系統是使用柔性制造技術中具有代表性的制造自動化系統，可實現多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上，將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統，以實現全局動態優化，總體效益、柔性，優化以外產品并對其進行升級改造并進而贏得競爭的智能制造技術。

上限低，可反向導通，dv/dt擾動和di/dt擾動等。該項成果設計出適用于N型常關GaN器件的半橋柵驅動電路，通過分離充放電路徑避免柵驅動電壓振鈴現象的發生和dV/dt現象對柵驅動電路的干擾；同時利用高端柵極鉗位技術，在自舉充電路徑中對BOOT電容進行鉗位，防止對上開關管的損壞。 半橋GaN柵驅動電路主要指標為： ？ 獨立的高側和低側TTL邏輯輸入 ？ 1.2A/5A 峰值上拉和下拉電流 ？ 高端浮動電壓軌到100V ？ 0.6Ω/2.1Ω 下拉和上拉電阻 ？ 快速的延遲時間 (28ns typ) ？ 非常優越的延時匹配（1.5ns typ）

該項成果設計出適用于N型常關GaN器件的半橋柵驅動電路，通過分離充放電路徑避免柵驅動電壓振鈴現象的發生和dV/dt現象對柵驅動電路的干擾；同時利用高端柵極鉗位技術，在自舉充電路徑中對BOOT電容進行鉗位，防止對上開關管的損壞。

成果介紹鐵磁（FM）/非磁（NM）結構的雙層膜中發現的自旋泵浦（spin pumping）效應是磁學和自旋電子學中的一個突破性發展，因此吸引了眾多的研究興趣。它和鐵磁層自旋極化電流相關，同時又和非磁層的自旋軌道耦合有直接聯系。本項目采用具有較高的自旋軌道耦合系數的稀土金屬調制非磁層，運用鐵磁共振和輸運兩種方法，并結合結構、磁性和同步輻射分析等手段，研究不同稀土摻雜對鐵磁/非磁過渡-稀土合金（Py/NM-RE）復合納米雙層膜的結構和界面的影響，得到自旋泵浦強度、界面混合電導以及非磁層的自旋軌道耦合強度和自旋擴散長度的調控規律。從而探索該復合納米雙層膜中的界面自旋泵浦效應和非磁層自旋軌道耦合對自旋動力阻尼的影響機制。這些研究結果將有利于開發新型復合磁性材料和新型強自旋-軌道耦合的非磁材料，有利于集成多功能自旋器件。

利用硅基單分子器件研究了分子馬達水解的動力學過程，發現了無標記的電學檢測方法觀察到的分子馬達的轉動速度要比熒光標記的方法快一個數量級（ACS Nano 2018, 11, 12789）以苯環為骨架、芴基為核心的共軛分子，并在末端修飾上氨基，通過穩定的酰胺鍵將帶有羰基官能團的功能分子連接在石墨烯電極之間，通過使用自主搭建的高速電學測試平臺對化學反應進行了實時監測。大的共軛結構以及酰胺共價鍵的強耦合保證了分子具有良好的導電性；在化學反應進行的過程中，分子結構的變化將導致分子軌道發生改變，從而影響導電通道，影響器件的電導特性。

研制了國際首例穩定可逆的單分子光開關器件（ Science ,  2016 ,  352 , 1443;  J. Phys. Chem. Lett. ,  2017 ,  8 , 2849）；觀察到了低溫下聯苯基團由于σ單鍵的旋轉產生的精細立體電子效應（ Nano Lett. ,  2017 ,  17 , 856）；研究了分子間主客體相互作用的動力學過程（ Sci. Adv .,  2016 ,  2 , e1601113），揭示了羰基和羥胺反應形成酮肟的分子機制（ Sci. Adv. ,  2018 ,  4 , eaar2177），證實了利用單分子電學檢測方法研究單分子反應動力學的可行性，為實現單分子化學反應的可視化研究邁出了重要的一步。他們利用硅基單分子器件實現了具有單堿基對分辨率的DNA雜交/脫雜交動力學過程的研究（ Angew. Chem. Int. Ed. ,  2016 ,  55 , 9036）；在單分子水平上揭示了分子馬達水解的動力學過程（ ACS Nano , 2018 ,  11 , 12789），展現了單分子器件在單分子生物物理研究方面的可靠性。