摘要：为面向生产线实现微小零件的全自动装配,对装配前自动上料、装配后零件的自动锁紧、机械臂模块设计和装配过程中零件视觉定位策略等问题进行了研究。首先,系统采用模块化设计结构,设计了装配作业模块,视觉测量模块,装配平台模块和上料平台模块四部分,为适应生产线操作实现自动化装配,设计了自动上下料模块。然后,为实现多种零件的稳定拾取和装配设计了集成力传感器单元和柔性单元的机械臂,同时设计了锁紧夹具能够实现零件装配后的自动锁紧。最后,针对零件制定合理的装配策略,利用视觉测量的方法获得零件的位置和位姿信息实现零件的装配。实验结果表明:该装配系统可以实现微小零件自动装配的任务。

摘要：兆声波具有高声强、低空化、声流扰动的特点,将其应用于电化学沉积领域有着明显的优势。设计了一种贴片式双向兆声辐照的兆声波反应器,组合其他功能模块,制作了一款集成化的兆声精密电铸设备。以铜基底上镍的电沉积过程为研究对象,考察了不同兆声波作用形式对铸层厚度均匀性及表面形貌的影响,对比了无兆声作用、单侧兆声作用、双侧交替兆声作用下的电铸层厚度均匀性及电铸层表面形貌。电铸完成后,镍铸层的平面度值分别为:无兆声15.03μm、单侧兆声15.36μm、双侧兆声10.91μm。单侧兆声振动产生的驻波条纹及偏向推积现象影响了铸层的厚度均匀性及表面形貌。双侧交替兆声辐照克服了单侧兆声作用存在的偏向推积问题。相对于无兆声作用及单侧兆声作用,双侧兆声辅助电沉积获得了更均匀的电铸层厚度以及更好的沉积层表面形貌。

摘要：薄片类零件的自动对准装配是航空精密器件自动装配中的一类常见问题,为了实现其自动精密装配,研制了基于机器视觉的自动装配系统以实现薄片组件与基座外顶圆的同轴装配。首先标定了相机像素以提高计算精度;接着标定了系统中的视觉测量模块与装配作业模块中的导轨夹角,提出一种补偿算法降低偏差;为了解决视觉检测精度与视场不足的矛盾,对超视场图像进行拼接实现关键特征尺寸测量,拼接时亦引入导轨夹角及补偿算法进行校准;最后设计了硬质吸附头以减小释放时由于粘连产生的随机误差。试验结果表明:薄片组件的装配同轴度从292.4μm降低到了19.6μm。

摘要：为了实现真正意义上的芯片实验室,金属微电极正在成为微流控芯片的重要组成部分。针对铜薄膜微电极在热键合过程中的断裂问题,利用断口分析技术研究了其断裂行为。分析了多种制备断口的方法并利用精密的自动砂轮划片机制备出了理想的断口试样,对断口试样进行宏观分析,判定该断裂是由于剪切引起的韧性断裂,利用扫描电子显微镜进行微观分析,推断出电极在热键合过程中既承受剪切力又承受拉应力,判定铜薄膜微电极在PMMA芯片热键合过程中的断裂机理是一种典型的韧窝式韧性断裂,铜薄膜微电极的断裂是由较高的热键合温度引起的。

摘要：为优化压电振动能量收集器的结构,设计了两端固支梁型压电振动能量收集器,建立两端固支梁结构的集中载荷力学模型,确定梁的变形情况,对比两端固支梁和悬臂梁结构的固有频率和最大应力,得出影响两端固支梁结构优化的因素(固有频率f_2增大,最大应力σ_2减小);通过绘制两种结构关于长度比L_p和质量比M_p的等应力和等频率曲线,确定同时满足减小f_2和增大σ_2的区域,并利用ANSYS仿真验证了所推导公式的正确性,实现了两端固支梁结构的优化。

摘要：针对镁空气电池投放海面时无法进行电解液更换问题,提出了一种可以自动更换电解液的海用漂浮式镁空气电池。电池设计为6腔串联环形结构,海水腔与空气腔间隔布置,同时海水腔底部设有阀门装置,控制着电解液的进出;电解液更换机构采用摆锤吸收海洋中的波浪能,不消耗电池内部化学能;利用棘轮棘爪,使机构能够保持单向运动。设计了试验验证机构的工作性能并测试了漂浮式镁空气电池的性能参数。结果表明,该漂浮式镁空气电池电解液更换正常,机构运行良好,电池供电基本稳定。漂浮式镁空气电池环保无污染,比能量高,遇海水即可激活,可为海上应急、海上仪器设备等提供海上电源。

摘要：为了满足日常生活中老年人安全监护的要求,设计了一款用于跌倒检测的万向可穿戴式惯性开关。利用Ansys软件对惯性开关进行动态仿真分析,结果表明:惯性开关在空间任意方向的阈值加速度为4.24g,接触时间大于200μs,具有良好的接触性能。采用UV-LIGA叠层光刻和精密微电铸工艺制作惯性开关,并利用落锤试验对惯性开关进行动态测试,结果表明:在大于5g阈值加速度作用下惯性开关可实现闭合的功能,接触时间大于100μs,能够满足应用要求。

摘要：为了实现相同微环境不同细胞的共培养,为肿瘤靶向药物的细胞毒性研究提供受体细胞,设计并制作了一种用于细胞共培养的微流控芯片。通过有限元仿真分析了芯片上各细胞培养腔内的流场分布特性,利用微加工技术制作该芯片,进行细胞共培养。结果表明该芯片上各培养腔内流速相同,且具有良好的均一性和稳定性的,细胞生长状态良好,生长曲线呈"S"形,细胞存活率达到90%以上。该微流控芯片可为肿瘤靶向药物作用机制研究提供一个新的技术平台。

摘要：微型悬丝摆式加速度计惯性组件的构成零件多,形状及尺寸跨度大,易变形。目前,该组件主要采用人工装配,效率低,精度难以保证。为此,研制了专用悬丝摆式加速度计惯性组件自动装配设备。设备采用反射棱镜和单相机,从而实现了立体测量功能,并且设计了专用工装夹具。基于硬件设计和装配任务要求,制定了包含互适应的先看后动反馈控制策略,以及工装夹具保证+视觉/力觉反馈调整的精度控制策略。基于分层软件架构和模块化思想,开发了悬丝摆式加速度计惯性组件自动装配控制软件,实现了自动定位与装配功能。实验表明,摆组件的平行度小于15μm,对称度小于20μm,位置精度优于15μm,装配精度满足使用要求。

摘要：针对传统的机械撞击式旋转压电发电机因机械碰撞压电发电单元导致发电机寿命较短的问题,提出了一种使用永磁铁传动的非接触式旋转发电机结构,并对发电机结构进行了理论建模和仿真分析。研究表明,当阵列的压电双晶梁固有频率相同时,发电机存在一个最佳转动速度,该速度乘以驱动轮阵列永磁铁个数等于压电双晶梁的一阶固有频率。驱动轮半径以及驱动轮到压电双晶梁间距越大,发电机能量输出越少。当阵列压电双晶梁固有频率不同时,以两个压电双晶梁为例,发电机转速在18. 0 rad/s(33. 0～51. 0 rad/s)范围内,输出功率超过1. 5 mW。研究结果为宽频发电机的设计和优化打下了基础。