柔性鉸鏈

由于柔性機構有以上優(yōu)點，使得它在微機電系統(tǒng)（MEMS）,精密定位，無裝配設計和仿生機械等領域中得到廣泛的應用。作為柔性機構最簡單形式之一的柔性鉸鏈具有結構緊湊，體積小，無間隙，無摩擦，無需潤滑，運動平滑連續(xù)和位移分辨率高（最高可達1nm）等優(yōu)點，已經在航空，宇航，精密測量，光學工程和生物工程領域獲得重要的應用。但是由于其反復變形容易引起疲勞破壞，對于具有集中柔性的柔性機構又容易出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，大變形引起的非彈性變形加上其設計和分析的難度，使得它在實際應用中受到一定的限制。

微電子機械系統(tǒng)(MEMS)的機械和電子組件是由單一的過程裝配在一起的,但是,在這兩種組件的設計和裝配的自動化方面存在著不平衡現(xiàn)象?？偟膩碚f,按照典型的“從功能到裝配”的方式來自動化地設計微電子線路并不困難。在此過程中,機械組件要達到相同的自動化程度則要困難得多。為了完全自動化地設計和裝配MEMS,以獲得較好的經濟效益,因此像微電子線路那樣對微型機械設計過程開發(fā)恰當結構就很有必要。但傳統(tǒng)的機械結構是由剛性絞鏈連接組成的,它不能滿足這點及以下這些微觀領域內的要求:①消除裝配需要;②把全部機構限制在同一平面的一個或兩個層內;③減輕摩擦的不利影響

柔性機構(一種能夠全面彎曲的機械)能滿足以上所有的要求,并且具有系統(tǒng)綜合的潛能。研究的焦點在于該機械的綜合方面及尋找系統(tǒng)的研究方法。在柔性機構中,功能行為(如所需的彈性變形)是物質實體的拓撲結構、形狀、尺寸的直接結果,這三種特性一起提供了實體在外載荷下變形及所需的運動的本質能力。因此拓撲結構、形狀、尺寸決定了該實體是否是柔性結構。2100433B

天津市先進機電系統(tǒng)設計與智能控制重點實驗室現(xiàn)有科研人員54人（教授19人，副教授13人，講師19人），其中天津特聘講座教授1人，天津市"131"創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程第二層次人選3人，第三層次人選13人，具備博士學位者43人，占到學術隊伍的80%，科研實力雄厚。

天津市先進機電系統(tǒng)設計與智能控制重點實驗室的主要研究方向：

一、機器人機構學與控制

本方向主要研究帶柔性鉸鏈的微納米級操作機器人理論與關鍵技術、并聯(lián)機器人理論與關鍵技術、移動機器人控制與制導、多傳感器融合技術以及基于網絡的遙操作等。近幾年，本方向申報并獲批了多項國家自然科學基金及省部級科研基金，形成了堅實的后備科研梯隊。在國家基金委和天津市教委資助下,本團隊成員先后出訪美國、法國、德國、英國、澳大利亞等發(fā)達國家，與美國、英國、澳大利亞、日本等多所國際著名大學和研究單位開展合作研究。經過多年的人才培養(yǎng)與引進，極大地促進和提升了本團隊的科研實力和水平，在微納操作機器人等方面的研究已經達到了國際水平。目前學術梯隊更趨合理,在微納米操作機器人、并聯(lián)與移動機器人、機器人機構學理論研究與工程應用等方面形成了突出的科研優(yōu)勢。

二、仿生設計理論與制造

本方向研究包括面向設計的仿生、面向制造的仿生和面向控制的仿生，探索仿生制造系統(tǒng)的自組織控制機制與方法，有選擇性的在設計、制造及控制過程中應用這些原理和特征。制造技術與生物技術密切結合產生了仿生制造技術、生物反應器、單分子技術平臺，催生了大量的新產品和新產業(yè)，成為先進制造技術領域的一個重要組成部分和前沿方向，在醫(yī)療與健康、節(jié)能與環(huán)保等領域具有廣闊應用前景，目前實驗室具有自主研發(fā)的以直線電機為基礎的組合式多功能生物反應器；音圈電機為動力的仿生雙頻載荷的組織工程裝置；以有限元為基礎的仿生設計技術；正在開發(fā)的多種單分子技術平臺，包括激光光鑷、生物膜力探針和單分子熒光成像平臺；實驗室配備有設計、制造相關的眾多檢測儀器，設備與儀器總價值270萬元，具備了良好的科研條件。

三、機電液一體化裝備集成

本方向緊密圍繞機電液一體化裝備集成的共性技術進行相關的理論研究與應用開發(fā)，將機械技術、微電子技術、信息技術、控制技術等在系統(tǒng)工程基礎上的有機綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化，在關鍵零部件研究與系統(tǒng)開發(fā)方面形成了一個科研氛圍濃厚、創(chuàng)新能力突出的研究團隊。目前本研究方向在港口及海洋工程的物理模擬實驗研究領域、鋼管在線高速精確切割技術、液壓機生產的高效和節(jié)能技術以及精密機械控制技術方面形成了“企業(yè)需求帶動、理論研究驅動、校企合作聯(lián)動”的科研特色，既做到了高?？蒲械摹绊斕炝⒌亍?，突出了理論研究的深度與廣度，又切實做到產學研結合，在引導行業(yè)技術創(chuàng)新、推動產學研相結合方面發(fā)揮著重要作用。經過近幾年的高速發(fā)展，本方向在機電液一體化裝備集成的共性技術研究方面積累了豐富的理論研究基礎和應用開發(fā)經驗。

天津市先進機電系統(tǒng)設計與智能控制重點實驗室先后承擔國家重點研發(fā)計劃項目、國家基金項目、天津市科委重點項目等90余項，企業(yè)項目80余項，累計實到科研經費7500余萬元，發(fā)表論文500余篇，被SCI、EI檢索163篇，獲得天津市科學技術進步獎等省部級獎5項，軟件著作權和發(fā)明專利34項。實驗室承辦了圖像與信號處理國際會議（2008 International Congress on Image and Signal Processing(CISP 2008)）及生物醫(yī)學工程與信息國際會議（2008 International Conference on Biomedical Engineering and Informatics(BMEI 2008）兩項國際會議，主辦了第124屆模糊科學研討會等4次學術交流會議，并參加了多次國內外學術會議。與美國、日本等多個國家的大學和研究機構建立了穩(wěn)定的合作研究關系，進行過多次人員互訪和學術交流。 2100433B