Syncretizing Science and Art Into Ultra-Precision Machine Design

将科学与艺术融合到超精密机器设计中

基本信息

  • 批准号:
    1161841
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-01 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research award provides funding for the development of a set of tools for designing high precision flexure mechanisms. Flexure mechanisms are the central part of numerous precision machinery that are used in a wide range of science and engineering applications. Since the current approaches are inadequate for designing these kinds of machines, this project aims to develop kinematic and mechanism theories and computational tools that analyze complex flexure mechanisms and synthesize ones for prescribed design requirements. The valuable practical design experience from engineers will be fully exploited via a digital catalogue of commonly used flexure elements, joints and building blocks that will be carefully designed and analyzed. These theories, tools and design catalogue will be integrated into a dedicated computer-aided design program with advanced human-computer-interfaces.If successful, the new design tools will significantly speed up the design process and shorten the research and development cycle and lead to innovation of many more highly precision devices such as nanopositioners, nanomanipulators, MEMS scanning mirrors. These devices further enable scientists in a wide range of fields such as biology, nanotechnology, astronomy explore the unknown world more efficiently. By bringing the research results into undergraduate and graduate curriculum, we hope to educate the next generation precision engineers with this innovative design tool. To maximize the impact of this research, we will disseminate the research results to industry, academia and general public by (1) distributing flexure design software and the design catalogue, (2) interacting with scientists in national labs, and (3) organizing workshops at national and international conferences. We will also develop a summer camp and interactive virtual reality demonstration programs to outreach k-12, pre-freshman and women students.
该研究奖为开发一套设计高精度弯曲机制的工具提供了资金。弯曲机制是在广泛的科学和工程应用中使用的众多精确机制的中心部分。由于当前的方法不足以设计这类机器,因此该项目旨在开发运动学和机理理论和计算工具,以分析复杂的挠曲机制并合成针对规定的设计要求的机制。 工程师的有价值的实践设计经验将通过常用的弯曲元素,关节和构建块的数字目录充分利用,这些目录将经过精心设计和分析。这些理论,工具和设计目录将与先进的人类计算机间接面整合到专用的计算机辅助设计程序中。如果成功,新的设计工具将显着加快设计过程并缩短设计和开发周期,并导致许多高度精确的设备的创新,例如纳米动物,Nananomanipulators,Nanananomanipulators,Mems,Mems,Mems scanning Mirrors。这些设备进一步使科学家能够在生物学,纳米技术,天文学等广泛领域更有效地探索世界。通过将研究结果带入本科和研究生课程,我们希望通过这种创新的设计工具对下一代精确工程师进行教育。为了最大程度地提高这项研究的影响,我们将通过(1)分发挠曲设计软件和设计目录,(2)与国家实验室中的科学家进行互动,以及(3)在国家和国际会议上组织研讨会。我们还将开发一个夏令营和互动虚拟现实演示计划,以推广K-12,前伪造者和女学生。

项目成果

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