摘要：小型仿人足球机器人在保持较低的构建成本条件下具有推进人工智能及机器人技术进步的潜力。该文在延续MOS系列先前设计的基础上,从结构、控制和软件方面改进并实现了新一代MOS-7小型平台。通过更改髋部关节自由度配置优化了下肢及躯干的空间布局;髋部驱动器连接方式的改进增强了机械结构的可靠性;依据任务实时性和运行快速性合理安排了决策控制系统的任务;图像采集系统实现了图像分辨率、可处理帧速率、可靠性及复杂度这4个维度的联合优化;通过引入粒子决策实现了智能算法的提升。MOS-7设计结果体现出有限资源合理配置、机电系统综合优化等小型仿人机器人设计特点。

摘要：面向浸没式光刻机双工件台的超精密位置测量应用需求,提出了一种超精密空间分离式外差利特罗平面光栅编码器位移测量系统。给出了测量系统的原理与方案设计、系统各部件的设计及制造、编码器测量原理推导及实验验证等。所设计平面光栅编码器位移测量系统的相位卡的细分率为4096,测量分辨率为x50 pm/z25 pm。实验结果表明:该平面光栅位移测量系统可实现x向和z向位移的同时测量,z向运动行程为±1 mm,满足光刻机双工件台的垂向调焦需求;Rx/Ry/Rz单轴转动或三轴联合转动极限转角为±1.5 mrad时,交流信号质量仍然满足测量要求,光刻机双工件台的Rx/Ry/Rz的调平转动满足需求。所设计的平面光栅编码器位移测量系统能够实现光刻机双工件台相应的测量功能且具有较高的性能指标。

摘要：在晶圆等离子刻蚀过程中,静电吸盘对调节和控制晶圆表面温度均匀性、保障晶圆加工质量起着重要作用。本文对静电吸盘的传热以及温度控制方法进行了仿真研究。首先对静电吸盘的结构和传热进行分析,将其简化为二维轴对称模型,并验证了模型的可靠性;然后研究了静电吸盘分区PID控制方法,分析了各PID参数对静电吸盘表面温度—时间响应特性的影响;最后引入试验设计方法,结合替代模型方法和遗传优化算法,对PID参数进行整定优化。结果表明,利用该简化的二维模型,可以在误差允许范围内,提高有限元计算的速率;同时本文提出的PID整定方法可有效提高PID参数整定效率,整定结果能够有效改善静电吸盘温度——时间响应特性。

摘要：开展了扫描干涉光刻机工作台超精密位移测量的实验研究,以提高扫描干涉光刻机的环境鲁棒性。针对扫描干涉光刻机工作台位移测量精度,提出了新型高环境鲁棒性外差利特罗式光栅干涉仪测量系统。介绍了系统测量原理,设计了测量系统,提出了基于Elden公式的系统死程误差建模方法。设计制造了尺寸仅为48mm×48mm×18mm的光栅干涉仪。基于误差模型计算了死程误差,计算结果表明:对于1.52mm死程的光栅干涉仪,宽松的环境波动指标(温度波动为0.01℃、压力梯度为±7.5Pa、相对湿度波动为1.5%、CO2含量波动为±50×10-6)仅引起±0.05nm的死程误差。最后,设计了基于商用双频激光平面镜干涉仪的测量比对系统,开展了光栅干涉仪原理验证实验和测并量稳定性实验。原理验证实验表明:光栅干涉仪原理正确且系统分辨率达0.41nm。测量稳定性实验表明:常规实验室环境下,环境波动引起的死程误差为7.59nm(3σ)@<0.9Hz&1~10Hz,优于同等环境条件下平面镜干涉仪的31.11nm(3σ)@<0.9Hz&1~10Hz。实验结果显示系统具有很高的环境鲁棒性。

摘要：针对聚晶金刚石刀具特殊加工需求,设计和实现了基于RT-Linux的五轴电火花刃磨专用数控系统.系统硬件以PC为上位机,以自主研发的总线式电火花控制硬件为下位机,软件则将实时任务与非实时任务分开,并放入RT-Linux不同内核中,以保证系统的实时性.为解决聚晶金刚石刀具加工轨迹不能预先给出的问题,开发了自适应的刀具形状在线检测模块,实现了基于三次非均匀有理B样条的加工程序自动生成的功能,设计了根据当前放电参数预测腐蚀量确定下一周期插补速度的运动控制模块.对两种典型聚晶金刚石刀具进行加工实验,结果表明系统运行稳定,在50倍放大镜下刀具刃口平滑,外圆径向跳动均在0.01mm以内,满足实际生产对质量和精度的要求.

摘要：利用全息曝光法制造大口径全息平面光栅时,常引入零差移频式干涉图形相位锁定系统来提高全息曝光质量。本文针对直接影响最终干涉曝光精度的系统控制精度开展研究。首先,介绍了新型的零差移频式干涉图形锁定系统的原理和结构,在系统理论建模及模型辨识的基础上,针对非线性系统模型进行了高阶线性化拟合,并结合系统振动测试实验结果,设计了系统控制器。然后,对设计的控制器进行了实际控制调试,实现了系统的超精密控制。最后,针对系统控制误差纹波,采用频域分析方法揭示了影响系统控制精度的主要因素,提出了未来提升系统控制精度的方法。测试结果显示:系统相位锁定控制精度可达±0.046 1rad(3σ)且以高频误差纹波形式呈现。分析了高频误差纹波的成因,指出受系统噪声、延迟、控制器参数等因素限制,控制器很难完全抑制频段跨度大而连续的高频微振动引起的干涉图形相位漂移。

摘要：针对传统基于连续流假设的N-S方程无法准确描述约束环内稀薄气体问题，采取二次优化策略，确定了CFD-ACE＋中基于努森数的粘度修正公式参数a、b的最优值分别为0．12和1．40。对约束环内气体流动进行模拟仿真，结果表明：利用本文中的粘度修正公式，可以使约束环内稀薄气体的模拟仿真结果与实验测量值相一致，该公式在较宽的入口流量范围（200—2000mL／min之间）内应用均可控制仿真结果的相对偏差在±3％之内，其精度满足实际工程需要；并且，获得粘度修正公式参数的方法同样适用其它微通道内稀薄气体的研究，对相同工况下类似刻蚀腔室内气流仿真、新机型设计等亦有很大的指导意义。

摘要：为了实现稳定跳跃步态,单足机器人需要持续补充能量以克服阻尼、碰撞等造成的能耗。该文针对腿部有阻尼的单足机器人,分析不同补能方式和补能时机对单足机器人竖直跳跃阻尼能耗的影响。理论分析和仿真实验结果表明:在支撑相单足机器人躯干上升阶段补能具有更高的补能效率,且补能起始位置越高、距起跳点越近,补能效率越高;在支撑相单足机器人躯干下降阶段补能会影响地面对足端的支持力,导致机器人站立不稳;如果在上升阶段补能,补能起始位置越高,补充相同能量时对驱动器峰值驱动力及峰值驱动功率要求越高。该研究结果为跳跃补能策略选择以及设计高效跳跃机器人控制器提供了参考。

摘要：干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的关系曲线,并以此为依据提出了条纹锁定精度的目标值。针对所要达到的锁定精度,给出了系统硬件的选型方法,搭建了基于RTX的干涉条纹相位锁定系统。利用闭环辨识的方法得到了系统的参数模型,完成了反馈控制器的设计,最终实现了实时锁定条纹相位的功能。实验结果表明,在400Hz的控制频率下,干涉锁定系统能够有效抑制0~5Hz的低频扰动,干涉条纹相位漂移的3σ值可以控制在±0.04个条纹周期内,满足干涉光刻的曝光对比度要求。

摘要：扫描干涉光刻(SBIL)是实现大面积高精度全息光栅制作的新技术,为实现纳米级干涉条纹精度,左右两侧曝光光路的对称性十分关键,为准确计算曝光光路空间对称性与光学元件结构及安装误差之间的关系,提出了一种基于三维空间向量映射法的SBIL结构误差的计算评估方法,确定了曝光光束在空间传输或反射时各元件结构误差对光路对称性及干涉条纹直线度误差的影响,为验证上述模型,设计了基于压电陶瓷(PZT)条纹锁定的模拟系统,并通过数值仿真验证了上述模型,确定了该系统下实现纳米级条纹误差时各元件的结构与安装误差需求,搭建实验光路验证了在不同误差情况下干涉条纹误差情况,该模型计算相对简洁且易于实现,可指导SBIL结构与安装精度的设计与分配。