Control and energy harvesting issues in structurally flexible mechanical systems
结构灵活的机械系统中的控制和能量收集问题
基本信息
- 批准号:227612-2010
- 负责人:
- 金额:$ 1.75万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2013
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2013-01-01 至 2014-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This proposal is concerned with synthesizing novel techniques for motion control and energy harvesting in structurally flexible mechanical systems. Structural flexibility exhibited in the form of vibrations and/or deflections, may be intentionally incorporated into the design or be as a result of design compromises. Mechatronic systems consisting of structurally flexible elements have a wide range of applications including medical devices, lightweight robots used in nuclear fusion, vibration energy harvesting, and sensors/actuators in micro-electromechanical systems. As all the above systems continue to mature, requiring higher precision and greater performance levels, the challenge for developing novel techniques for vibration control and energy harvesting grow. To this end, we will investigate force control of flexible beams with potential applications to robot-assisted surgery. In particular, minimally invasive surgical procedures involving manipulation of an endoscopic device such as a catheter, or a biopsy needle, would require use of advanced sensors, actuators, and control and signal processing algorithms that can handle flexural effects. Alternatively, high-efficiency conversion of unwanted mechanical vibration energy into electric energy will be investigated. The harvested energy can provide wireless power for health and status monitoring of large flexible structures such as bridges, buildings, towers, and wind turbine blades. Furthermore, we will investigate self-powered vibration control using proper electronics and techniques for power-aware embedded control systems.
该提案涉及在结构灵活的机械系统中综合运动控制和能量收集的新技术。以振动和/或偏转形式表现出的结构灵活性可以有意地纳入设计中或者是设计妥协的结果。由结构柔性元件组成的机电系统具有广泛的应用,包括医疗设备、核聚变中使用的轻型机器人、振动能量收集以及微机电系统中的传感器/执行器。随着所有上述系统不断成熟,需要更高的精度和更高的性能水平,开发振动控制和能量收集新技术的挑战越来越大。为此,我们将研究柔性梁的力控制及其在机器人辅助手术中的潜在应用。 特别是,涉及操纵导管或活检针等内窥镜装置的微创外科手术需要使用先进的传感器、执行器以及可以处理弯曲效应的控制和信号处理算法。或者,将研究将不需要的机械振动能高效转换为电能。收集到的能量可以为桥梁、建筑物、塔楼和风力涡轮机叶片等大型柔性结构的健康和状态监测提供无线电源。此外,我们将研究使用适当的电子设备和技术来实现功率感知嵌入式控制系统的自供电振动控制。
项目成果
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