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隨著機器人技術的逐步完善,適于特殊作業(yè)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(yè).隨之而來的,各行業(yè)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(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)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(fā)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(jié)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(tǒng)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(tǒng),其中采用了單一驅(qū)動以及雙重驅(qū)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(tǒng),并聯(lián)精密定位系統(tǒng)和宏/微雙重驅(qū)動系統(tǒng)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(lián)結(jié)構定位系統(tǒng),為滿足超高精度的定位需要,在并聯(lián)支鏈中集成了壓電陶瓷驅(qū)動,構成了宏/微雙重驅(qū)動并聯(lián)結(jié)構系統(tǒng),充分體現(xiàn)了驅(qū)動,結(jié)構,檢測一體化的設計思想. 在結(jié)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(lián)結(jié)構的設計方面,提出了在通用的并聯(lián)結(jié)構系統(tǒng)中,采用大行程柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)運動副的設想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯(lián)結(jié)構系統(tǒng). 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)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(shù)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(lián)結(jié)構柔性支鏈的運動表達式,通過聯(lián)立運動位移協(xié)調(diào)方程和力約束協(xié)調(diào)方程,建立了并聯(lián)結(jié)構的位置解模型. 由于并聯(lián)結(jié)構系統(tǒng)中的各部件,特別是柔性鉸鏈結(jié)構在自身變形提供整體結(jié)構的運動輸出的同時,還經(jīng)歷了大范圍的剛體運動,導致大行程柔性并聯(lián)結(jié)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(jié)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(tǒng)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(jīng)網(wǎng)絡方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構,從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統(tǒng)的位置解的求解速度. 由于柔性并聯(lián)結(jié)構的位置解模型中不僅僅包括結(jié)構中的位置信息,還提供了結(jié)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(tǒng)的剛度模型,并建立了并聯(lián)結(jié)構中的結(jié)構參數(shù)和尺度參數(shù)對系統(tǒng)剛度的影響圖譜,對這類系統(tǒng)的結(jié)構綜合以及優(yōu)化設計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)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(lián)機器人各支鏈的動力學模型,并通過位移協(xié)調(diào)方程和動力協(xié)調(diào)方程,最終得到并聯(lián)系統(tǒng)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(tǒng)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(lián)結(jié)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(jié)的6-PSS并聯(lián)機器人系統(tǒng),該系統(tǒng)采用壓電馬達作為驅(qū)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(nèi)實現(xiàn)微米級精度的運動;在此基礎之上,我們在并聯(lián)機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結(jié)束之后,壓電陶瓷可以驅(qū)動并聯(lián)機器人進一步的微調(diào),從而得到一個6-PSS和6-SPS結(jié)合宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),其中,微動系統(tǒng)可在微米級運動空間內(nèi)實現(xiàn)納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),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(lián)機器人系統(tǒng),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(tǒng)中發(fā)揮了十分重要的作用.

（專利號：ZL 201510552708.2） 簡介：本發(fā)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xiàn)長位移移動的精確定位，通過三臺伺服電機聯(lián)合控制焊槍位姿實現(xiàn)長距離平面曲線連續(xù)光滑平角焊縫的自動焊接。本發(fā)明所提供的焊接機器人具有結(jié)構簡單、傳動鏈短、位置準確、工作可靠、焊接質(zhì)量穩(wěn)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?shù)饶芰Γ诩膊≡\斷治療、靶向遞送、無創(chuàng)手術等生物醫(yī)學領域具有廣闊的應用前景。然而現(xiàn)階段針對微納機器人的有關研究大多聚焦在體外，在體內(nèi)治療應用的更多預期功能仍然具有極大的挑戰(zhàn)性。 浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院/轉(zhuǎn)化醫(yī)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(huán)境并有效實現(xiàn)磁共振/熒光/光聲三模態(tài)醫(yī)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(zhuǎn)化醫(yī)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(nèi)部存在缺氧微環(huán)境，這成為眾多腫瘤治療方法出現(xiàn)耐受現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)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(chuàng)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(tǒng)，這個系統(tǒng)既保持了微藻高效的產(chǎn)氧活性，還兼有四氧化三鐵納米顆粒的定向磁驅(qū)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(chǎn)生氧氣來減輕腫瘤內(nèi)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(jīng)增強的聯(lián)合治療展現(xiàn)了明顯的腫瘤生長抑制作用。” 增強放療/光動力協(xié)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(tǒng)不僅對于放療具有積極作用，在經(jīng)過射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進而產(chǎn)生具有細胞毒性的活性氧來殺死腫瘤細胞，實現(xiàn)協(xié)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(chuàng)性地監(jiān)測腫瘤治療情況和腫瘤微環(huán)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(fā)明公開了一種適用于機器人無線充電系統(tǒng)的控制裝置及控制方法，該無線充電系統(tǒng)包括高頻逆變電源、能量發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)明將無線電能傳輸技術、智能技術完美地結(jié)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(jù)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(fā)明公開了一種解耦型六自由度工業(yè)機器人的運動控制方法，該方法包括：（a）根據(jù)機器人所需實現(xiàn)的位姿，通過 D-H 模型法獲得末端執(zhí)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(xiàn)的正常位姿定義為不同的關節(jié)特性屬性，并設定機器人實現(xiàn)所需的位姿時的關節(jié)特征屬性組合；（c）根據(jù)位姿矩陣以及設定的關節(jié)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(jié)變量的唯一解；（d）根據(jù)所求得的解，執(zhí)行對六自由度工業(yè)機器人的關節(jié)運動，相應完成整體運動控制過程。通過本發(fā)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(yōu)點，并能很好地應用于實際的工業(yè)機器人運動控制。

本發(fā)明公布了一種移動機器人的多脈沖神經(jīng)網(wǎng)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(fā)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(jīng)網(wǎng)絡，在神經(jīng)網(wǎng)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(jù)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(zhuǎn)換條件的使用,實現(xiàn)各控制器之間的相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明通過神經(jīng)網(wǎng)絡的在線訓練，實現(xiàn)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(zhuǎn)換，更加有效、高精度地控制移動機器人實現(xiàn)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(nèi)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(jié)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(jié)進行連接，保證機器人在前進和后退時兩個模塊的協(xié)調(diào)，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(xù)可以靈活地開發(fā)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(yè)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(yè).隨之而來的,各行業(yè)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(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)構的設計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足