摘要：目前全柔性机构的设计一般需要根据经验先估算机构的结构尺寸,再对机构的刚度进行研究。如果刚度不能满足要求,需要再次根据经验调整机构的结构参数。这种设计方法缺乏系统的理论依据,因此以刚度为目标的机构设计存在很大的盲目性且难以实际应用。以一种微位移放大模块为研究对象,提出一种基于刚度目标的闭环设计方法。通过伪刚体模型法建立微位移放大模块的简化刚度模型,根据柔性机构中各个柔性单元之间的几何关系和应变能分布关系确定各柔性单元的刚度性能,并进一步确定微位移放大模块的各结构尺寸。同时开发微位移放大模块刚度的参数化有限元分析程序,基于软件分析结果和机构参数与刚度的关系模型,可以根据精度要求对机构参数进行修正,实现了以刚度为目标的机构参数的闭环设计。

摘要：为了解决音圈电机驱动的快速反射镜在大行程运动中电机动子和定子碰撞的问题,设计了新型的快速反射镜柔性机构,即采用柔性解耦机构来消除电机动子的横向位移。针对快速反射镜在大行程运动中由于力-位移的非线性特性而导致的共振频率随位置而变化的问题,设计了变值陷波滤波器来消除随位置变化而改变的共振模态的影响,并通过比例积分控制器实现闭环控制。与常值陷波滤波器相比,变值陷波滤波器的共振频率为快速反射镜运动位置的函数。通过有限元分析和实验比较了采用常值和变值陷波滤波器时快速反射镜的带宽性能。实验结果表明,采用常值陷波滤波器时,当系统的运动位置小于15.2 mrad时,快速反射镜沿θ_x和θ_y轴的带宽分别在95 Hz和110 Hz左右;当系统运动到18.2 mrad时,θ_x和θ_y轴的带宽分别骤降为47.92 Hz和57.1 Hz。采用变值陷波滤波器时,快速反射镜沿θ_x和θ_y轴的带宽基本稳定在95 Hz和110 Hz,说明了在运动行程较大的快速反射镜系统中设计变值陷波滤波器的必要性和有效性。

摘要：以一曲柄摇杆机构为例,利用有限元方法,通过节点耦合和约束方程等方式,验证了采用该方法进行模态分析的正确性和有效性。结果说明:在采用实体单元的有限元模型中,若铰接处采用刚性联接,由于局部刚度的增加,使得机构在相同位置的固有频率增大,并可能丢失某些模态;而采用节点耦合和约束方程,则与采用梁单元铰接的计算结果基本一致。

摘要：动镜扫描系统是傅里叶变换红外光谱仪中唯一不断运动的部件,其扫描的精度与行程直接影响仪器的信噪比、重复性与分辨率等指标。在利用立体角镜的光学特性和柔性簧片枢轴的机械特性的基础之上,设计了一种结构紧凑,体积小巧的干涉仪动镜扫描系统,设计了基于模糊控制算法的控制器,对动镜的扫描速度进行精密的控制。实验表明,动镜机构的扫描稳定性优于99.8%,所测得的红外光谱具有较高的信噪比能够满足高精度定量分析的要求。

摘要：设计并研制具有柔性元件的可采用人造壁虎脚掌吸附材料的足式仿壁虎机器人结构。针对采用人造壁虎脚掌吸附的足式爬壁机器人,仿照生物壁虎设计基于连杆的仿壁虎机器人结构,进行运动原理分析,对机构进行简化,以及自由度计算。设计相应的运动步态,选用对角线步态实现机器人的直线行走以及转弯动作。为简化机构并使运动柔顺,采用柔性杆作为仿壁虎机器人的身体连接件,通过对机构自由度的计算,分析机构的可行性,并结合静力学分析对柔性杆的选择进行讨论。在Adams软件环境下建立虚拟样机进行仿真和测量,对各关节的受力情况进行分析。通过实物样机爬行试验,验证了设计的有效性和可行性。

摘要：从材料、几何结构、柔性铰链、驱动器、运动与负载及加工等几个方面总结了面向精密作业的柔性机器人设计准则。对柔性机器人的设计方法进行了探讨。以精密作业中的具体应用为例 ,依据这些设计方法与准则 ,从机械本体和驱动器控制 2个方面详细描述了可实现纳米级精度的 3自由度柔性机器人样机设计的具体实现过程 。

摘要：第三次工业革命后,电子信息技术得到了飞速发展,人们习惯于将机械系统视为冰冷的被控对象,一切动作和响应都依靠中央控制器发出的指令而执行。然而,自古以来机械结构就以其巧妙的设计和组合,对人们的生产和生活发挥着重要的作用。如今,随着机构学、机器人学和材料学等的发展,重新审视这些会思考的机器,并引出了机械智能的概念。基于此,总结传统机构、柔性机构及机器人中所展现的机械智能,并对其中涉及的科学问题进行概述。对机械智能和机械控制系统的关系进行讨论。机械智能以其系统可靠性、快速响应性和人机交互安全性等优点必将成为今后智能机器或机器人发展的重要方向之一。

摘要：形变柔性机构拓扑优化设计是解决自适应机翼前后缘连续平滑变形的关键。针对柔性机构传统基结构法拓扑优化结果依赖于其初始结构构型产生方法,存在自由单元和不连续结构的问题,提出了一种载荷路径生成可控并避免路径交叉的方法,运用自适应遗传算法,结合机翼前缘形变柔性机构进行拓扑优化设计,分别用MATLAB编程设计计算和用ANSYS对优化结果进行了有限元形变性能分析,并与传统的载荷路径法的拓扑优化进行了对比分析和实验验证。结果表明:所采用方法有效解决了优化前初始结构构型生成的可行性问题,提高了优化的收敛速度和精度。

摘要：设计了一种基于新型复合柔性铰链的紧凑型压电式偏摆平台。针对该平台,提出一种二级放大柔性驱动铰链机构,对其运动范围进行了解析求解和有限元分析;给出该压电偏摆平台的结构和工作原理,并测试了平台原型的偏摆角范围和固有频率;在偏摆角度标定的基础上开展了一系列开闭环实验,进行性能检验。实验结果表明:该偏摆平台的角度定位分辨力为1.5μrad;基于闭环控制方法,对阶梯状阶跃信号进行定位的稳态峰峰值误差为4.2μrad,处于稳态值±3μrad之间,可以实现较好的定位效果;在准静态范围内对偏摆角的闭环定位控制比开环具有更好效果,闭环跟踪1 Hz三角波时的定位误差占满量程的1.9%,与开环误差25.0%相比具有明显下降。

摘要：把柔性机构的设计方法——伪刚体法应用于柔性微夹钳的设计中，得到一种新结构形式的电热微夹钳，用UV—LIGA方法进行加工制作，并进行动态性能测试．从对称的平面十杆刚性机构得到其伪刚体模型，对伪刚体模型进行优化并柔性化得到放大20倍的柔性微夹钳钳体，通过仿真验证了设计的正确性和可靠性．V形电热驱动器与柔性钳体集成到一起，形成柔性电热微夹钳．用SU-8胶做电铸铸模，钛和二氧化硅做牺牲层，铜做种子层，在氨基磺酸镍电铸液中进行电铸，加工出最小特征尺寸10μm，厚度30μm的电热镍微夹钳．最后对制作的微夹钳在0～1．5V直流电压下进行动态测试，夹持端位移最大可达24μm．