基于柔性机构的微齿少齿差驱动的设计方法与性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51675016
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0501.机器人与机构学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As the requests of actuators’ performance for High-tech electromechanical products are getting higher continually, such as small volume, high output power, light quality, high efficiency, high response speed, high precision, etc. New types of novel actuators are in urgent need of invent and development. In this application, a new type of actuator, micro-teeth actuator, will be investigated. In this integrated actuator, small tooth number difference gear is driven by intelligent material, and compliant mechanism is adopted to maintain the outer-ring translation. Small reciprocating motion then is converted to continually rotation. Using intelligent drive material, this actuator mode has several advantages, such as fast response, high energy density ratio, etc. And it can also avoid some disadvantages existing in the ultrasonic motor because of adopting friction drive mechanisms, such as low torque, low efficiency, and short service life. It’s suitable for manufacturing new actuators with high torque, low speed, and high precision. This can be a supplementary for ultrasonic motor. In this project, the design and manufacture methods of micro teeth will be explored. And the methods of configuration synthesis, performance analysis and optimization will be studied. Consequently, new types of available actuator can be invented. The design rules and computing method for them can be proposed. At last the developed prototypes will be tested and evaluated by experiments. The achievements from this project will pose a positive significance in enriching the current design theory of modern mechanisms, as well as guiding the creative design of actuator, gear mechanism and compliant mechanisms. The results will be used in a variety of applications, such as robot joints, aircraft steering gear and so on, to solve practical problems in the development of national economy.
高尖端机械产品对于驱动器性能的要求不断提升,如小体积、大输出、轻质量、高效率、快响应、高精度等,新型驱动器的研究和发展成为必然。本申请将研究一类由智能材料驱动、柔性机构支撑、微小齿形的少齿差机构进行运动转换的新型一体化驱动方式——微齿少齿差驱动。这类驱动方式既可以利用智能驱动材料快速响应、高能量密度比等优点,同时又能避免如超声电机中摩擦传动产生的扭矩低、效率低、寿命短等不利因素,适用于制造大扭矩、低转速、高精度的新型驱动器,与超声电机等形成互补。本项目将探索微齿驱动器中微齿齿形设计加工方法、柔性转动约束机构及整体结构的构型综合方法、性能分析与优化等问题。最终提出多种可用新型驱动器结构,给出设计规律和计算方法,并研制多台样机进行实验验证。项目的研究对丰富现代机构学理论,指导驱动器、齿轮及柔性机构的创新设计具有积极意义。成果可用于机器人关节、航空器舵机等多种场合,解决国民经济发展中的切实问题。

结项摘要

高尖端机械产品对于驱动器性能的要求不断提升,如小体积、大输出、轻质量、高效率、快响应、高精度等,新型驱动器的研究和发展成为必然。项目研究一类由智能材料驱动、柔性机构支撑、微小齿形的少齿差机构进行运动转换的新型一体化驱动方式——微齿少齿差驱动。研究主要工作包括通过对少齿差减速器齿轮齿形的研究,给出了大传动比的一齿差微齿传动齿形;提出了内啮合少齿差齿轮轮齿柔性化的概念,验证了其在一定齿数范围内可以提高减速器的承载能力;并对高负载下的柔性保持机构进行构型及性能研究,分析轴向力对柔性保持机构的影响;样机试制并基于数字散斑相关方法(Digital Speckle Correlation,DSC)搭建性能测试平台对柔性齿的微小变形进行分析研究等。成果可用于机器人关节、航空器舵机等多种场合,解决国民经济发展中的切实问题.

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(21)
Double-layer sandwich annulus with ultra-low thermal expansion
超低热膨胀双层夹层环空
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Yan Xie;Xu Pei;Jingjun Yu
  • 通讯作者:
    Jingjun Yu

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其他文献

大行程转动柔性铰链性能测试方法及实验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    裴旭
  • 通讯作者:
    裴旭
滚动接触柔性连续体机器人的设计与运动能力分析
  • DOI:
    10.3901/jme.2021.19.021
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹晟阁;于靖军;潘杰;裴旭
  • 通讯作者:
    裴旭
A Family of Butterfly Flexural Joints: Q-LITF Pivots
蝶形弯曲接头系列:Q-LITF 枢轴
  • DOI:
    10.1115/1.4007917
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Mechanical Design
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    裴旭;于靖军;毕树生;宗光华
  • 通讯作者:
    宗光华
Methods for the suppression of “residual stress holes” in laser shock treatment
激光冲击治疗中抑制“残余应力孔”的方法
  • DOI:
    10.1016/j.mtcomm.2021.102486
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Materials Today Communications
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    卢国鑫;汪璐;李恒;季忠;王强;裴旭;Koji Sugioka
  • 通讯作者:
    Koji Sugioka
一种柔性铰链转动精度的改进方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    裴旭
  • 通讯作者:
    裴旭

其他文献

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裴旭的其他基金

基于机构特征映射的拉胀超材料拓扑设计与刚度综合研究
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  • 批准年份:
    2020
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    面上项目
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    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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