生物芯片点样机器人的工作时效分析

点样机器人是制备微阵列生物芯片的核心设备。提高点样机器人的时效是非常重要的。通过分析点样机器人的系统,对影响点样机器人时间效率的各个因素,包括上下位机的数据传送,X、Y、Z三个轴上的速度和加速度,点样制备过程中的工作路径进行了分析。通过理论分析,阐述了数据通讯的方式,给出了工作路径的计算方法与公式,对主要影响因素进行了深入研究。其结论对点样机器人的协议规划和软件设计都具有指导意义。     

全柔性机器人机构结构动力学分析方法研究

全柔性机器人机构是一种新型机构,多用于高精度的场合。由于其动力学性能会影响其终端的定位精度,因此,有必要对其结构动力学进行研究。具体将全柔性机器人机构作为结构体,分别采用理论简化建模、有限元和试验测试三种方法对其进行了结构动力学方面的研究,并进行了实例分析。首先通过理论简化建模计算出全柔性机器人机构的固有频率,采用商用有限元软件对该机构进行了模态分析,并对该机器人的模态频率进行了试验测试。有限元分析及试验结果均表明了简化模型计算结果有一定的精度。     

胸鳍摆动推进仿生鱼的设计及水动力实验

为实现胸鳍摆动推进模式鱼类的游动,模仿牛鼻鲼构建了仿生鱼.首先,基于摆动胸鳍的生物学特征和运动规律,提出了具有主/被动复合柔性变形能力的仿生胸鳍原理模型.然后通过ADAMS运动学仿真验证了设计方案的可行性,并构建仿生样机.自由游动实验表明,仿生鱼游速可达0.46m/s,约1倍身长比,且具有原地转弯能力,最大转弯速度达60?/s.与国内外其他同类机器鱼相比,在游速和机动性方面均表现出明显的优势.基于准稳态叶素理论,提出了仿生胸鳍水动力简化计算模型.构建水动力实验平台,验证了计算模型的有效性,并通过一系列水动力实验研究了仿生胸鳍的水动力特性.实验结果表明,仿生胸鳍能够产生周期性变化的推、升力,且变化趋势与胸鳍运动控制参数密切相关.     

一种爬绳机器人抓绳机构的分析与设计

爬绳机器人是由抓绳机构、高能量密度电池组、电机及其控制部分等组成的机电一体化设备,该设备及其携带的负载可实现沿绳索的双向(攀升和下降)运动。其中,抓绳机构是爬绳机器人的关键技术,多采用绳索缠绕在特殊轮系上的方式,设计了一种绳索单圈缠绕的结构形式。     

关于21世纪初我国仿生机械与仿生制造的若干思考

讨论世纪之交仿生机械及仿生制造的特点和走势,列举我国在此领域已经取得的成果,提出我国在该领域应优先发展的研究方向,论述这些重点研究方向对国民经济的科学价值及其应用前景。     

模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究

针对激振器激励方式在模态测试中因力传感器附加质量影响会使测量频响函数不准确、附加质量大小难以准确获知等问题,提出基于测量的频响函数辨识力传感器附加质量方法,为消除该附加质量影响提供依据。分析附加质量对结构频响函数的修改,并推导用测量频响函数表达附加质量的通用公式;通过数值仿真验证方法的可行性;采用激振器+激光测振仪方案对简支梁进行模态实验,用简支梁两点的驱动点及跨点频响函数(共四组数据)辨识力传感器附加质量大小。该方法辨识精度取决于频响函数测量精度,而实验中因噪声影响常使测量的频响函数在某些频段质量较低。因该方法计算不依赖全频段数据,故实践中可针对性选取四组频响函数中均具有较高质量的公共频段数据参与计算,以提高辨识精度。     

基于照度优化的自动聚焦技术研究

本文讨论了显微视觉研究中照明强度对自动聚焦的影响问题。开发了照明自动调控系统,为显微视觉照明问题的研究提供了物质前提。首先,利用快速傅立叶变换对离焦图像序列以及不同照明强度图像序列进行频谱分析,证明照明强度条件对图像高频能量影响显著;然后,提出了对图像特征高频能量有效度量的评价函数;最后通过自动聚焦实验,证明照明强度对于聚焦曲线的特性产生很大影响,同时,经照度优化后的自动聚焦具有更高的聚焦精度。     

微操作机器人系统的研究开发

介绍了国家自然科学基金资助课题“微动并联机器人的研制”、“面向生物工程及显微手术的微操作机器人系统”的部分成果,讨论了微操作机器人系统亟待解决的一些问题,阐述了在构筑微操作机器人过程中应特别注意的一些关键技术理论。     

一维远程运动中心机构的型综合

一维远程运动中心机构的型综合是研究多自由度远程运动中心机构构型的基础.现有的远程运动中心机构的形式有限,需要一种有效的方法构造出新的远程运动中心机构.对现有一维远程运动中心机构形式进行分类综合,给出了现有一维远程运动中心机构的五种类型:基于单个转动副、平面弧形滑轨、平行四杆、等比同向传动以及其他非严格意义上的远程运动中心机构.通过引入涵盖范围更广的平面虚拟中心机构,提出一种将两个虚拟中心机构组合构造新型一维并联型远程运动中心机构的型综合方法.这种方法也适用于混联型远程运动中心机构的构型综合.针对不同的虚拟中心机构形式给出了具体实例,得到若干新构型,证明了型综合方法的有效性.     

零刚度交叉簧片柔性铰链的设计与仿真

零刚度柔性铰链利用负刚度系统抵消功能方向正刚度特性,具有驱动力小、传动效率高等优点,是构建复杂柔性静平衡机构的基本模块.而建立正确的理论模型,分析铰链静平衡条件是设计零刚度柔性铰链的关键所在.基于广义交叉簧片柔性铰链解析刚度表达,综合零长弹簧转动负刚度原理,分别建立利用双弹簧和单弹簧实现的零刚度交叉簧片柔性铰链模型,继而得出各自的静平衡条件.最后,通过有限元仿真结果佐证了理论模型的正确性.