【摘 要】
：
微纳操作技术是精密工程、生物工程、医疗技术与材料科学等众多领域的关键技术之一,受到国内外学者的广泛关注。微夹钳作为微纳操作系统中一种典型的末端执行器,其操作精度与稳定性直接影响了微纳操作系统的性能。压电驱动器响应速度快,分辨率高,是微夹钳的常用驱动方式之一。同时,柔顺机构具有无间隙、无摩擦等优点,是微夹钳的典型实现形式。其中,单级柔顺正交位移放大机构可通过正交位移转换实现微夹钳近似平行夹持操作,并
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目“压电驱动柔顺微夹钳几何非线性设计与夹固感知研究” （51805083）； 佛山科学技术学院高层次人才科研启动项目（Gg07092）；
论文部分内容阅读
微纳操作技术是精密工程、生物工程、医疗技术与材料科学等众多领域的关键技术之一,受到国内外学者的广泛关注。微夹钳作为微纳操作系统中一种典型的末端执行器,其操作精度与稳定性直接影响了微纳操作系统的性能。压电驱动器响应速度快,分辨率高,是微夹钳的常用驱动方式之一。同时,柔顺机构具有无间隙、无摩擦等优点,是微夹钳的典型实现形式。其中,单级柔顺正交位移放大机构可通过正交位移转换实现微夹钳近似平行夹持操作,并通过位移放大提高操作的灵活性。然而,为进一步提升微纳操作的灵活性,需要对单级柔顺正交位移放大机构进行微型化设计,导致几何非线性问题与剪切问题显著,影响柔顺执行机构的操作精度。本文正是在这一背景下,对面向微纳操作的单级柔顺正交位移放大机构的非线性设计与控制进行研究,以实现压电叠堆驱动柔顺微夹钳操作的精准性与稳定性。（1）基于传统对柔顺正交位移放大机构的小变形线弹性建模,为了进一步提高机构输出位移的预测精度,考虑剪切作用引起的非线性因素以及大变形等几何非线性作用,对两种典型的单级柔顺正交位移放大机构进行精确的非线性建模与优化。具体内容包括:建立机构在夹持运动方向与寄生运动方向输出位移的线弹性解析模型,结合小变形静力学有限元分析,拟合剪切非线性修正系数;建立机构输出位移的几何非线性修正系数模型;进而考虑输出位移最大化并抑制寄生位移、几何非线性作用的影响,进行了机构平面尺寸和厚度的综合优化策略;利有限元仿真验证了机构输出位移非线性模型与非线性优化结果的有效性。（2）为实现精准的微夹钳平行夹持操作,以消除寄生位移和输出位移误差的影响,研究了基于单级柔顺正交位移放大机构的平行夹持控制。具体内容包括:优化机构传递函数的系统辨识;利用所建立的单力输入桥式位移放大机构期望夹持方向与输出寄生位移非线性模型,构造输出位移的前馈控制环节,并结合PID反馈控制,形成混合控制模型,实现稳定、快速、精准的平行夹持操作。（3）基于优化后的单力输入桥式位移放大机构,设计并制作了实验样机,进而基于光学显微测量技术,对样机性能进行了实验测试,验证机构非线性设计研究的有效性。
其他文献
目的 探讨低剂量艾司氯胺酮预处理对乳腺癌改良根治手术患者术后睡眠质量及心理状态的影响。方法 选择2022年1—10月本院收治的80例行乳腺癌改良根治手术的患者作为研究对象，年龄18-65岁，ASA分级为Ⅰ-Ⅲ级。将患者随机分为艾司氯胺酮组（A组）和对照组（C组）两组，每组各40例。A组术毕前30 min给与0.2 mg/kg艾司氯胺酮；C组术毕前30 min给与生理盐水。比较术前和术后24 h、4
《路易·波拿巴的雾月十八日》是马克思于1851年12月至1852年3月间创作的一部经典著作。在这部著作中,马克思运用历史唯物主义理论,评述和总结了从1848年欧洲大革命开始、到1851年12月路易·波拿巴发动政变为止的法国社会历史的发展,分析了1851年12月的路易·波拿巴政变的原因,也对其政变的最终结局做出了科学的判断。而作为历史唯物主义理论重要组成部分的历史合力思想,虽是恩格斯在其晚年提出的,
乌珠穆沁羊作为内蒙古特有品种羊,具有营养丰富,肉质鲜美等优点,其羊尾脂肪具有很高的研究价值,但目前关于羊尾脂肪的脂质代谢研究较少。本文以乌珠穆沁羊羊尾脂肪为原料,以未处理的原料油脂为对照组（CONT）,以经真空高压处理分层的上层油脂（UP）,中层油脂（M）为研究对象,基于靶向脂质代谢组学分析三组油脂的差异脂质代谢物及代谢通路,明确三组油脂的脂质代谢物含量差异及变化规律。并以酵母发酵CONT组油脂达
“三全育人”理念的提出,打通了高校思想政治教育工作的“最后一公里”。高校班主任并不是一个新的概念,但基于当今社会环境、教育环境及高校自身现实状况等因素,高校必须重新定义班主任,并创新性开展班主任工作。该研究以“三全育人”视野下高校班主任工作创新为研究对象,选取N高校为调研对象,借鉴其班主任工作的成功经验,分析其还存在的现实困境,最终结合实际,提出“三全育人”视野下高校班主任工作创新的路向,力求为高
本研究对宰后肉羊可食性副产物（肝脏、肾脏、瘤胃、小肠）等样品中重金属（砷、铅、镉、铬、汞元素）的含量测定;并研究了羊肝香肠加工的配方、基础工艺和烟熏工艺,通过单因素与正交实验筛选出最优的工艺参数。测定样品分为两组:即对照组（未烟熏）、烟熏组。对其色泽、水分活度、p H值、常规营养成分、质构、感官评定、风味物质等进行对比分析。研究结果如下。宰后肉羊可食性（肝脏、肾脏、瘤胃、小肠）等样品中重金属（砷、
空调室外机是一种常见的轴流风机,结构简单但是要求非常高,而且空调外机的故障也往往与轴流风机有关。基于此,本文以空调轴流风机为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS对轴流风机内部流场、静动特性及颤振问题进行模拟分析,旨在为轴流风机的结构优化及性能提升提供一定的理论依据。本文具体研究内容如下:首先建立轴流风机有限元模型,并进行理想气流环境与实际气流环境下的流场分析,并通过流场分析结果得出:轴流风机理想
近年来,随着材料科学、通信技术、现代医疗及生物技术研究的发展,人们对于微纳操作的需求日益增加。由于微纳操作对象尺度微小、结构脆弱,微尺度力的精确测量对于确保微纳操作过程的安全性具有重要意义。压电力传感器由于响应速度快、分辨率高、灵敏度好、易于微型化集成,在微纳操作力传感领域具有明显的优势。然而,由于压电材料存在电荷泄漏特性,基于压电传感器的准静态力精确测量是亟需解决的一个关键问题。同时,在微纳操作
随着国内制造业数字化智能化转型升级进程不断推进,生产制造现场对于工业机器人智能化操作水平提出了越来越高的要求。将机器视觉与机器人相结合,可以提高工业机器人对复杂环境的感知与适应能力,实现机器人智能化抓取作业。然而,对于五金件生产加工行业而言,五金件表面强烈的反光及加工现场复杂的光照条件复杂等,对机器视觉检测技术的应用带来较大挑战,尤其是在上下料及分拣环节中,多种类别五金件经常随意混叠堆放,会出现外
激光清洗技术具有清洗效率高质量好、对基材磨损小、劳动强度低、对象广、环保以及灵活性高等优点,易于实现自动化,应用范围广范。目前针对合金表面氧化膜激光清洗的典型工艺参数研究较多,对焊前铝合金清洗可行性也不少,但通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）及能谱仪（Energy Dispersive Spectrometer,EDS）手段对激光清洗后合金表面形
临床中进行疾病诊断需要对医学影像进行分割研究。基于医学影像分割的技术,是辅助医生对病灶组织外部形态进行观测、诊断以及分析的有效方法。但由于医学图像本身的高度复杂性,依靠人工分析医学图像是低效率的,因此,高效的自动化分割医学影像的应用具有重大意义。目前,基于传统机器学习的图像分割方法达不到业界对分割精度的要求,因此,有学者应用基于深度学习的算法对医学影像进行分割研究。但目前提出的大多数医学影像分割模