（1）课题来源与背景：课题来源于国家自然科学基金委员会，是国家杰出青年科学基金项目。柔顺机构是以柔性关节代替传统机构运动 铰链，采用柔顺元件的弹性变形而非刚性元件的运动来传递或转换运动、力或能量的一种新型免装配机构。和传统机构相比，它具有精度高、不需要润滑、无污染等优点，克服了传统机构运动副存在间隙和摩擦难于实现精密传动的缺陷，在医疗中的微创伤手术、生物芯片技术、通讯中的微开关和光纤对接、微电子、精密和超精密制造、精密操作、微机电系统中具有广泛的应用前景。

    （2）技术原理及性能指标：深入系统研究柔顺机构动力学性能的一般规律，基于拓扑优化设计理论，结合柔顺机构的自身特点，研究考虑可靠性和动态特性等指标时柔顺机构的拓扑设计方法；深入研究柔顺机构精密控制及机构、控制、测量和驱动的集成设计理论与方法。通过发表一批高水平论文和申请一批发明专利，为柔顺机构及其应用提供理论和技术支撑。

    （3）技术的创造性与先进性：1)考虑非线性、可靠性、温度效应和输入输出耦合等问题，给出了多输入多输出柔顺机构拓扑优化设计方法，有效克服了基于传统刚体机构设计方法的局限性；提出了柔顺机构输入耦合效应概念，给出了有效抑制输入、输出耦合，多自由度柔顺精密定位系统的设计方法。2)基于临界面面法疲劳准则和柔性铰链应力公式，建立其疲劳寿命预测模型，并通过实验验证该模型的可行性。给出柔性铰链的应力-寿命曲线（S-N曲线）以及概率-应力-寿命（P-S-N）曲线族和直圆形柔性铰链疲劳寿命经验公式。建立双轴矩形截面柔性铰链的空间力学模型，推导了双轴柔性铰链回转精度的统一表达式，分析了结构参数对铰链回转精度的影响，为柔顺铰链和柔顺机构的设计提供了理论依据。3)考虑温度效应，对柔顺和柔性机构的弹性动力学问题进行了研究，给出了直圆型柔性铰链单元刚度和质量矩阵的封闭解。在一定层面上揭示了温度变化对定位精度的影响规律。研究了机构驱动输入的最佳调理方法，建立了含有压电材料作动器和传感器时柔性机构的动力学分析模型，研究了机构的主动振动控制问题，取得了良好效果。4)将微运动测量视为信号处理问题，设计了用于图像梯度计算的优化滤波器，和多尺度方法结合，给出了一种高精度微运动测量的多尺度优化滤波方法。该方法可将较大范围的运动转化成多个小范围的运动进行测量，有效提高了微运动的测量精度。5)提出了基于特征统计分析的焊点检测算法框架，给出了焊点特征的提取算法，实现了焊点特征的自动选择和特征参数的自动获取，有效提高了焊点检测的精度。相关成果在国际主流期刊上发表了系列论文，授权发明专利多件。

    （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等设备上，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。