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一、產(chǎn)品概述 (一)組成 柔性系統(tǒng)須有五個分系統(tǒng)構(gòu)成即：數(shù)字化設(shè)計分系統(tǒng)、模擬加工制造分系統(tǒng)、檢測裝配分系統(tǒng)、生產(chǎn)物分流系統(tǒng)和信息管理分系統(tǒng)。它應(yīng)包含供料檢測單元，操作手單元，加工單元，搬運單元，安裝單元，圖像檢測單元，提取單元，分類存儲單元，環(huán)形輸送單元，總控平臺等多個單元模塊。系統(tǒng)具有可進行小批量多品種柔性加工、無人值守加工生產(chǎn)能力等，采用數(shù)字化信息系統(tǒng)管理模式，每一臺設(shè)備均采用網(wǎng)絡(luò)型式對外聯(lián)接，由服務(wù)器統(tǒng)一管理生產(chǎn)過程中的各種數(shù)字聯(lián)接任務(wù),具有現(xiàn)代化柔性制造加工系統(tǒng)的特征。 （二）功能 既能完成認知型和綜合型實驗實訓(xùn)，又能完成開發(fā)設(shè)計型實驗實訓(xùn)，還能實現(xiàn)學(xué)生現(xiàn)場動手操作和網(wǎng)絡(luò)計算機同步觀測與分析相結(jié)合；對樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統(tǒng)應(yīng)具有全自動控制功能，能充分展示現(xiàn)代工業(yè)中進行數(shù)字化管理生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)；系統(tǒng)應(yīng)具有單機獨立控制、獨立運行功能；系統(tǒng)應(yīng)具有啟停控制、動態(tài)作業(yè)計劃調(diào)度、庫存資源動態(tài)顯示、系統(tǒng)故障診斷與處理、工件位置動態(tài)顯示等等功能。 該系統(tǒng)除能服務(wù)于工程訓(xùn)練實踐教學(xué)環(huán)節(jié)外，還應(yīng)能覆蓋相關(guān)課程，并能進行相關(guān)的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，具體如下： 1、可服務(wù)的相關(guān)課程 機械制造基礎(chǔ)、機械工程測試技術(shù)、機電傳動控制、液壓與氣壓傳動、機器人技術(shù)與應(yīng)用、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)控技術(shù)、機電系統(tǒng)仿真、CAD/CAM、PLC原理及應(yīng)用、數(shù)字化制造技術(shù)、機電設(shè)備故障診斷、先進制造技術(shù)、多軸數(shù)控加工技術(shù)、虛擬與仿真技術(shù)等，和其它相關(guān)課程。 2、教學(xué)演示類項目 柔性化加工系統(tǒng)演示、遠程控制演示、機電控管一體化技術(shù)演示、自動傳輸系統(tǒng)演示、工件自動裝配演示、產(chǎn)品自動倉儲系統(tǒng)演示等等。 3、專業(yè)綜合訓(xùn)練類、設(shè)計類等項目 機械制造技術(shù)項目綜合訓(xùn)練、機床檢測綜合實驗、數(shù)字化技術(shù)項目綜合訓(xùn)練、多軸數(shù)控技術(shù)項目綜合訓(xùn)練、機電控制綜合實驗、機電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計、機電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計、工件傳輸線應(yīng)用設(shè)計、工件裝配項目應(yīng)用設(shè)計、立體倉庫應(yīng)用設(shè)計、氣壓系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計、系統(tǒng)供電方案應(yīng)用設(shè)計、計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用及開發(fā)、總控系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)、傳感器應(yīng)用與選擇、PLC應(yīng)用編程設(shè)計、PLC網(wǎng)格通訊應(yīng)用、伺服驅(qū)動應(yīng)用、人機界面編程設(shè)計、遠程組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等等。 二、技術(shù)性能 1、輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz 2、工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃  相對濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m 3、裝置容量：＜4.5kVA 4、外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm 5、安全保護：具有漏電保護，安全符合國家標(biāo)準 三、實訓(xùn)內(nèi)容 （一）PLC的設(shè)計與應(yīng)用 1、數(shù)據(jù)傳輸功能實訓(xùn) 2、定時、計數(shù)、移位功能實訓(xùn) 3、比較功能實訓(xùn) 4、步進功能的應(yīng)用實訓(xùn) 5、跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實訓(xùn) 6、子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實訓(xùn) 7、中斷控制功能的應(yīng)用實訓(xùn) 8、變頻調(diào)速的PWM控制功能的應(yīng)用實訓(xùn) 9、伺服電機速度位置控制功能的應(yīng)用實訓(xùn) 10、檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計 11、變頻調(diào)速環(huán)行自動傳輸系統(tǒng)的程序設(shè)計 12、自動儲存系統(tǒng)的程序設(shè)計 （二）傳感器技術(shù)及應(yīng)用 1、光電傳感器的特性研究及應(yīng)用 2、電感傳感器的特性研究及應(yīng)用 3、電磁傳感器的特性研究及應(yīng)用 4、位置傳感器的特性研究及應(yīng)用 （三）氣動控制技術(shù) 1、電控氣動閥的工作原理及應(yīng)用 2、真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用 3、氣動二聯(lián)體的工作原理及應(yīng)用 4、各種氣缸的工作原理及應(yīng)用 （四）運動控制系統(tǒng) 1、伺服電機定位的控制技術(shù) 2、直流電機的控制技術(shù) 3、交流電機的變頻調(diào)速技術(shù) 4、步進電機的定位控制技術(shù) （五）組態(tài)監(jiān)控及人機界面技術(shù) 1、組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應(yīng)用 2、組態(tài)監(jiān)控軟件通信應(yīng)用實訓(xùn) （六）機械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù) 1、同步帶傳動機構(gòu)的設(shè)計及特性研究 2、直齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)計及特性研究 3、錐齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)計及特性研究 4、直線導(dǎo)軌的設(shè)計及特性研究 5、滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用 （七）故障檢測技術(shù)技能培訓(xùn) 1、程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練 2、參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練 3、電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練 4、機械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練 （八）網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和PROFIBUS總線技術(shù) 1、網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)的原理與應(yīng)用 2、PROFIBUS-DP模塊的研究與應(yīng)用 3、PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應(yīng)用 4、PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究 四、系統(tǒng)組成 系統(tǒng)的硬件由上料單元、操作手單元、加工單元、搬運單元、安裝單元、圖像形狀檢測單元、6自由度工業(yè)機器人單元、分類存儲單元九個基本單元站組成 （一）總控平臺 總控平臺主要由三相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機、狀態(tài)指示燈、二位選擇開關(guān)、啟動和停止開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監(jiān)視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。 （二）上料單元 上料單元主要由料斗、回轉(zhuǎn)臺、螺旋導(dǎo)料機構(gòu)、直流減速電機、工件滑道、計數(shù)電容開關(guān)、光電開關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位。 （三）操作手單元 由機械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺、機械手爪、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運。 （四）加工單元 由旋轉(zhuǎn)工作臺、平面推力軸承、直流減速電機、刀具庫、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、轉(zhuǎn)臺到位傳感器等組成。主要完成物料加工和深度的檢測。 （五）搬運單元 由機械手、移動滑臺、安裝工作臺、工業(yè)導(dǎo)軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對工件的搬運。 （六）安裝單元 由料筒、換料機構(gòu)、推料機構(gòu)、工業(yè)導(dǎo)軌、搖臂等組成，主要完成對兩種不同工件的上料及安裝。 （七）圖像形狀檢測單元 圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測加工完成后工件外觀形狀品質(zhì)是否合格，通過攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷并檢測加工孔深，將不合格工件剔除。 （八）6自由度工業(yè)機器人單元 由6自由度工業(yè)機器人、直線移動機構(gòu)、無桿氣缸、工業(yè)導(dǎo)軌等組成，主要完成對工件的提取及搬運。 （九）分類存儲單元 由步進電機、滾珠絲桿、立體庫、推料氣缸、電磁閥等組成。主要完成對成品工件分類存儲。

隨著機器人技術(shù)的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標(biāo)提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復(fù)精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足人類向微小世界探尋的需要,作為機器人技術(shù)發(fā)展的一個重要分支,微操作機器人成為機器人學(xué)中十分活躍的研究領(lǐng)域. 本文結(jié)合國家"863"計劃項目"6自由度納米級宏微操作機器人的研究(項目編號2002AA422260)"和"原型裝置靶瞄準定位系統(tǒng)工程預(yù)先研究項目(項目編號863-804-5)",共搭建了3套實驗系統(tǒng),其中采用了單一驅(qū)動以及雙重驅(qū)動兩條技術(shù)方案.在廣泛的分析了目前已有的柔性精密定位系統(tǒng),并聯(lián)精密定位系統(tǒng)和宏/微雙重驅(qū)動系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上,針對目前大范圍運動定位與高精度定位的應(yīng)用實際需要,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設(shè)計,并以此構(gòu)建六支鏈大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)定位系統(tǒng),為滿足超高精度的定位需要,在并聯(lián)支鏈中集成了壓電陶瓷驅(qū)動,構(gòu)成了宏/微雙重驅(qū)動并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng),充分體現(xiàn)了驅(qū)動,結(jié)構(gòu),檢測一體化的設(shè)計思想. 在結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計方面,針對當(dāng)前柔性鉸鏈運動范圍小等問題,在通用的球副柔性鉸鏈的基礎(chǔ)之上,提出了大行程柔性鉸鏈的概念設(shè)計;在柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面,提出了在通用的并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,采用大行程柔性鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)運動副的設(shè)想,建立基于大行程柔性鉸鏈的并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng). 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的運動學(xué)建模方面,利用材料力學(xué)的基本原理和小變形假設(shè),推導(dǎo)了大行程柔性鉸鏈的數(shù)學(xué)模型,并給出了在全局坐標(biāo)系下的顯式表達;在此基礎(chǔ)之上,通過剛度組集的辦法建立了大行程柔性鉸鏈并聯(lián)結(jié)構(gòu)柔性支鏈的運動表達式,通過聯(lián)立運動位移協(xié)調(diào)方程和力約束協(xié)調(diào)方程,建立了并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型. 由于并聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的各部件,特別是柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)在自身變形提供整體結(jié)構(gòu)的運動輸出的同時,還經(jīng)歷了大范圍的剛體運動,導(dǎo)致大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型成為典型的幾何非線性問題.鑒于此,本文首先推導(dǎo)了空間柔性結(jié)構(gòu)的幾何非線性的剛度遞推模型,并利用牛頓-萊弗森方法對該模型進行了求解.由于幾何非線性模型的迭代求解方式,導(dǎo)致該模型的實時性很差,不易移植至控制系統(tǒng)進行實時控制求解,故在大量的試驗嘗試的基礎(chǔ)之上,選擇了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,建立了3層六輸入-六輸出的位置解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而在方便了實時控制編程的同時,還大大提高了系統(tǒng)的位置解的求解速度. 由于柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的位置解模型中不僅僅包括結(jié)構(gòu)中的位置信息,還提供了結(jié)構(gòu)中相關(guān)的力信息以及剛度信息,本文在上述位置解模型的基礎(chǔ)之上,給出了該類系統(tǒng)的剛度模型,并建立了并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和尺度參數(shù)對系統(tǒng)剛度的影響圖譜,對這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)綜合以及優(yōu)化設(shè)計提供了有力的工具. 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的動力學(xué)建模方面,采用了歐拉梁理論和有限元方法,由拉格朗日方程建立了基于實際位移的大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人各支鏈的動力學(xué)模型,并通過位移協(xié)調(diào)方程和動力協(xié)調(diào)方程,最終得到并聯(lián)系統(tǒng)的動力學(xué)模型.綜合采用了紐馬克方法和牛頓-萊弗森方法解決了系統(tǒng)動力學(xué)求解問題,并通過一個算例進行了基于逆動力學(xué)的求解仿真. 在大行程柔性并聯(lián)結(jié)構(gòu)的樣機實驗方面,我們提出了采用大行程柔性鉸鏈作為被動關(guān)節(jié)的6-PSS并聯(lián)機器人系統(tǒng),該系統(tǒng)采用壓電馬達作為驅(qū)動器,精密光柵尺作為位置反饋元件,其可在立方厘米級的工作空間內(nèi)實現(xiàn)微米級精度的運動;在此基礎(chǔ)之上,我們在并聯(lián)機器人的支桿中嵌入壓電陶瓷,在壓電馬達的宏運動結(jié)束之后,壓電陶瓷可以驅(qū)動并聯(lián)機器人進一步的微調(diào),從而得到一個6-PSS和6-SPS結(jié)合宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),其中,微動系統(tǒng)可在微米級運動空間內(nèi)實現(xiàn)納米級的運動精度.基于大行程柔性鉸鏈的宏微雙重驅(qū)動并聯(lián)機器人系統(tǒng),可以同時滿足大工作空間和高精度的工程需要.此外,我們將大行程柔性鉸鏈并聯(lián)機器人系統(tǒng),成功的應(yīng)用到激光瞄準靶支撐裝置中,其厘米級的運動范圍和納米級的運動分辨力,使其在神光III系統(tǒng)中發(fā)揮了十分重要的作用.

項目成果/簡介:隨著機器人技術(shù)的逐步完善,適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展到微電子制造,MEMS封裝與組裝,高精密機械加工與裝配,生物芯片制備,大范圍高速掃描檢測裝備等行業(yè).隨之而來的,各行業(yè)對機器人的性能指標(biāo)提出了越來越高的要求,追求機器人的高定位精度,高重復(fù)精度,高分辨力,同時還要求其工作范圍大,質(zhì)量輕,能耗低等,從而對機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求.在這樣的前提之下,為滿足

本發(fā)明屬于柔性電子收卷控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種面 向變截面柔性電子的恒應(yīng)力收卷控制系統(tǒng)，其包括張力傳感器、張力 控制器、卷徑傳感器、內(nèi)應(yīng)力測量裝置、內(nèi)應(yīng)力控制器和執(zhí)行件等; 其中卷徑傳感器用于實現(xiàn)料卷外徑的測量;張力傳感器用于檢測薄膜 張力并反饋給張力控制器實現(xiàn)張力的閉環(huán)控制;內(nèi)應(yīng)力測量裝置包括 一組壓力傳感器、導(dǎo)電滑環(huán)以及若干固定零件，并用于實現(xiàn)料卷內(nèi)部 應(yīng)力分布狀態(tài)的測量并將其饋給張力控制器，實現(xiàn)料卷內(nèi)部應(yīng)力的閉 環(huán)控制。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的收卷控制工藝。通過本發(fā)明，能夠以 更為高效和高精

本發(fā)明公開了一種適用于成卷柔性電子器件的逐片轉(zhuǎn)移裝置， 包括薄膜進給單元、載帶輸送單元、真空輥吸附單元、壓輥轉(zhuǎn)移單元 和廢料剔除單元，其中薄膜進給單元用于薄膜的進給運動并對薄膜進 行模切，模切后的薄膜經(jīng)真空輥吸附單元驅(qū)動至壓輥轉(zhuǎn)移單元，模切 后的薄膜在壓輥轉(zhuǎn)移單元中實現(xiàn)與載帶之間的粘著和固定，廢料剔除 單元則根據(jù)工況需要提供多種對廢料的實時檢測和剔除操作。通過本 發(fā)明，各個模塊單元之間相互聯(lián)系，共同協(xié)作，實現(xiàn)對成卷柔性電子 器件逐片的高速檢測轉(zhuǎn)移過程，同時具備運動穩(wěn)定性和可靠性好等優(yōu) 點。

GL-CS-2E型 機電一體化柔性生產(chǎn)綜合實訓(xùn)系統(tǒng)是使用柔性制造技術(shù)中具有代表性的制造自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)多品種、中小批量的加工管理。柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)優(yōu)化，總體效益、柔性，優(yōu)化以外產(chǎn)品并對其進行升級改造并進而贏得競爭的智能制造技術(shù)。

該研究利用水浴提拉法制備了雙層定向排列Ag NWs網(wǎng)絡(luò)。基于該網(wǎng)絡(luò)的柔性傳感器可以實現(xiàn)不同變形行為的在線監(jiān)測。基于該傳感器制備了實時手勢探測器，在計算機中對手勢進行重建，為虛擬與現(xiàn)實交互提供了可能性。該研究成果已經(jīng)在SCIENTIC REPORTS 上成功發(fā)表，并入選該期刊年度下載次數(shù)Top 100。

本項目針對大型海上風(fēng)電場功率外送問題，研究采用基于模塊化多電平換流器的柔性多端直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題，從穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和穩(wěn)定性等三個方面深入探究系統(tǒng)的運行與控制特性，揭示系統(tǒng)不穩(wěn)定性產(chǎn)生機理，提出增強互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計原則及鎮(zhèn)定措施，攻克柔性多端直流輸電系統(tǒng)交、直流故障保護難題，并搭建基于MMC的四端柔性直流輸電系統(tǒng)實驗平臺及風(fēng)電機組模擬平臺，對所提理論進行實驗驗證。 通過本項目的實施，能夠使我國相關(guān)技術(shù)人員掌握該領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)，為大型海上風(fēng)電場經(jīng)MMC-MTDC并網(wǎng)實際工程建設(shè)提供人才支撐和理論指導(dǎo)，為使我國柔性多端直流輸電技術(shù)研究進入國際先進行列打下扎實的基礎(chǔ)。 在本項目實施過程中，與國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)緊密合作，充分調(diào)研大型風(fēng)電場經(jīng)柔性多端直流并網(wǎng)實際工程的運行特性及出現(xiàn)的問題，密切結(jié)合理論研究，揭示問題產(chǎn)生原因，提出問題解決方案。本項目所取得的研究成果均已在國內(nèi)外高水平期刊上發(fā)表，共發(fā)表論文二十余篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索16篇，申請國家發(fā)明專利5項，已授權(quán)2項。

 本項目針對大型海上風(fēng)電場功率外送問題，研究采用基于模塊化多電平換流器的柔性多端直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)問題，從穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和穩(wěn)定性等三個方面深入探究系統(tǒng)的運行與控制特性，揭示系統(tǒng)不穩(wěn)定性產(chǎn)生機理，提出增強互聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性的設(shè)計原則及鎮(zhèn)定措施，攻克柔性多端直流輸電系統(tǒng)交、直流故障保護難題，并搭建基于MMC的四端柔性直流輸電系統(tǒng)實驗平臺及風(fēng)電機組模擬平臺，對所提理論進行實驗驗證。 通過本項目的實施，能夠使我國相關(guān)技術(shù)人員掌握該領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)，為大型海上風(fēng)電場經(jīng)MMC-MTDC并網(wǎng)實際工程建設(shè)提供人才支撐和理論指導(dǎo)，為使我國柔性多端直流輸電技術(shù)研究進入國際先進行列打下扎實的基礎(chǔ)。 在本項目實施過程中，與國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)緊密合作，充分調(diào)研大型風(fēng)電場經(jīng)柔性多端直流并網(wǎng)實際工程的運行特性及出現(xiàn)的問題，密切結(jié)合理論研究，揭示問題產(chǎn)生原因，提出問題解決方案。本項目所取得的研究成果均已在國內(nèi)外高水平期刊上發(fā)表，共發(fā)表論文二十余篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索16篇，申請國家發(fā)明專利5項，已授權(quán)2項。