成果名称: 大行程纳米级精度多自由度运动系统的基础研究
完成单位: 华南理工大学、南京航空航天大学
主要人员: 张宪民、张建辉、丁康、杨桂林、王念峰、Sergej Fatikow、王一平、尹晓睿、金莫辉、汪启亮
介绍:

   (1)课题来源与背景:课题来源于国家自然科学基金委员会,主要针对国家对纳米制造技术的重大需求,以丝网印刷、光刻、纳米压印、纳米装配等典型纳米制造装备的共性基础问题为研究对象开展研究。

   (2)技术原理及性能指标:基于柔顺机构运动学和动力学原理、拓扑优化技术、非线性控制理论等开展研究。通过研究多自由度精密运动系统的运动学与动力学特性、非线性动力学行为,揭示系统的微扰动作用机制、宏微耦合效应的一般规律。通过发表一批高水平论文和申请一批发明专利,为大行程纳米级精度多自由度运动系统的控制提供理论和技术支撑。

   (3)技术的创造性与先进性:发明了系列基于柔顺机构的精密定位平台;给出了多自由度新型柔顺机构和典型新型柔顺铰链的拓扑优化方法,揭示了产生类铰链的内在机理,提出了一种有效避免类铰链的拓扑优化最小性能差建模方法,为设计基于柔顺机构的微纳操作机构提供了有效方法;揭示了预滑动阶段静摩擦力与相对位移的内在关系,给出了压电驱动器磁滞非线性对柔顺精密定位平台的影响规律和闭环控制方法;给出了直线超声电机驱动的并联宏动机构的奇异区域规避与逃逸控制策略,采用模型参考自适应控制技术对摩擦力进行辨识和补偿,给出了直线超声电机的位置闭环控制系统。相关成果在国际主流期刊上发表了系列论文,申请了发明专利多件。

   (4)技术的成熟度、适用范围和安全性:本项目的研究属于应用基础研究,相关成果已在实验室验证。成果适用于精密制造、精密定位、精密操作等领域,不存在安全隐患。

   (5)应用情况及存在的问题:精密定位技术已应用在光伏太阳能电池丝网印刷设备上,有效提高了设备印刷精度和速度。技术的推广有待进一步加强。

批准登记号: 粤科成登(2)字【2018】0366
登记日期: 2018-10-12
研究起止时间: 2013.01 至2016.12
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 国家自然科学基金委员会
评价日期: 2017.03.25