基于约束行为的柔性精微机构设计方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50975007
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    38.0万
  • 负责人：
    毕树生
  • 依托单位：
    北京航空航天大学
  • 学科分类：
    E0501.机器人与机构学
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

鉴于目前柔性机构在很大程度上还是一种刚性替换的设计理念，而其所采用的理想约束假设是制约柔性机构设计的瓶颈所在。本申请旨在研究基于约束行为的设计方法，利用约束在设计参数和性能要求之间建立联系，通过参数化的约束指标来探讨单方向的约束特性，进而研究各方向约束之间的内部抑制和耦合机理，以此简化过去各方向设计变量直接决定性能而导致的错综复杂的关系。同时，利用冗余约束理念来提高现有柔性模块和柔性机构的性能，并扩展设计空间。进而开展柔性精微机构参数化的分析和综合，以及实验研究。本项目的研究成果对丰富和完善柔性机构学理论，指导柔性机构的创新设计及工程应用具有重要的意义。

结项摘要

本项目研究了基于约束行为的设计方法，通过对约束特性的分析和评估，来设计柔性铰链；利用约束之间的耦合与抑制机理，来组合柔性精密机构。本研究实现了柔性机构性能的改善，并揭示若干具有特殊应用背景的属性，同时，完善和补充现有的设计方法。本项目主要取得了以下创新成果：.(1) 建立了非等值厚度广义簧片的模型，对簧片柔性单元的刚度约束和位移约束进行了分析。基于簧片的位移约束假设，在一般性载荷情况下，提出了广义交叉簧片柔性铰链的运动静力学模型。基于此模型，分别分析了几何参数、垂直力载荷对柔性铰链刚度、应力及精度特性的影响。揭示了等值刚度特性；评估了失稳特性，簧片上的应力分布特性，以及加工误差对性能的影响特性。并分析了两种强约束作用下广义交叉簧片柔性铰链及初始预弯曲柔性铰链的特性。.(2) 基于约束，组合了转动型复合柔性铰链。为了采用模块化设计理念，提出了一种约束等效模型，藉此可较为方便地对复合柔性铰链进行建模。由此分析了几种特殊转动型复合柔性铰链的特性，并通过比较，表明了其在性能方面的显著优势。同时，通过多簧片串联组合，设计了柔性关节，并研究了利用冗余约束理念来提高柔性关节性能的方法。.(3) 基于误差补偿原理，通过转动柔性铰链综合得到了六种柔性平行四杆直线运动机构的构型，并对各种构型的几何参数，给出了误差补偿的条件。同时，在推广约束等效模型的基础上，建立了这类高精度直线移动机构的运动模型，来实现其性能的准确预测。最后，研究了这种串、并混联组合方式的载荷分配机理。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（3）
Dynamic Modeling of Compliant Mechanisms Based on 2R Pseudo-Rigid-Body Model
基于2R伪刚体模型的柔顺机构动力学建模
  • DOI：
    10.4028/www.scientific.net/amm.163.277
  • 发表时间：
    2012-04
  • 期刊：
    Applied Mechanics and Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    毕树生
  • 通讯作者：
    毕树生
Nonlinear deformation behavior of a beam-based flexural pivot with monolithic arrangement
整体布置梁基弯曲枢轴的非线性变形行为
  • DOI：
    10.1016/j.precisioneng.2010.12.002
  • 发表时间：
    2011-04
  • 期刊：
    Precision Engineering-Journal of the International Societies for Precision Engineering and Nanotechnology
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Zhao Hongzhe;Bi Shusheng;Yu Jingjun
  • 通讯作者：
    Yu Jingjun
A survey of bio-inspired compliant legged robot designs
仿生顺应腿式机器人设计调查
  • DOI：
    10.1088/1748-3182/7/4/041001
  • 发表时间：
    2012-11
  • 期刊：
    Bioinspiration & Biomimetics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhou, Xiaodong;Bi, Shusheng
  • 通讯作者：
    Bi, Shusheng
柔性铰链机构设计方法的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    于靖军;裴旭;毕树生;宗光华;张宪民;YU Jingjun1 PEI Xu1 BI Shusheng1 ZONG Guanghua1 ZH;2.School of Mechanical;Automotive Engineering,
  • 通讯作者：
    Automotive Engineering,
曲梁三角形柔性铰链力学建模与分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    机械工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    乔涛;毕树生;赵宏哲;于靖军
  • 通讯作者：
    于靖军

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其他文献

三自由度全柔性微机器人机构的静刚度分析
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  • 作者：
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  • 期刊：
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  • 作者：
    毕树生;宗光华
  • 通讯作者：
    宗光华
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  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 通讯作者：
    徐熠
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    自然科学进展
  • 影响因子：
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  • 作者：
    于靖军;毕树生;宗光华等
  • 通讯作者：
    宗光华等
全柔性机构与MEMS
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    光学精密工程
  • 影响因子：
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  • 作者：
    于靖军;宗光华;毕树生
  • 通讯作者：
    毕树生

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AI项目解读示例

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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