针对PC+运动控制器的开放式机器人控制系统特点,以基于STM32+FPGA的双CPU架构为基础,设计了一种六自由度机器人运动控制器。介绍了PC+运动控制器的六自由度机器人控制系统,详细介绍了运动控制器硬件结构及电路设计,包括以太网模块、STM32与FPGA通信模块、编码器信号处理模块等;进行了运动控制器各功能模块软件设计;编写了上位机软件并搭建了机器人控制系统。基于该控制系统,进行机器人的示教再现实验,机器人运行平稳,验证了本设计的合理性。

为提高重载物流AGV机器人的路面适应能力,设计适合物流仓储车间的AGV移动系统。为该系统构建纵臂式独立悬架,具有调节机构以改变减振器角度和纵臂长度。基于简化的悬架系统支架模型,进行静力学特性分析;构建以支架不同尺寸参数为变量,以结构质量为目标函数,以最大变形量和最大等效应力为约束条件的优化数学模型,采用受控精英多目标遗传算法对设计变量进行优化。校核优化后结构强度和刚度满足使用要求,证明了结构优化的合理性,实现了构件精益制造,提高了材料的利用率。

给出了制造大口径轻质反射镜坯的机械法减重技术及所制造的反射镜坯.在镜坯制造过程中通过计算机辅助设计搜索轻量化加工区域的形状、大小、深度,并对其进行分类标识;编辑TPH(tool path)轨迹数据文件,编写CNC(computer number control)数控系统的零件加工程序,由数控系统在图形方式下控制实际加工.同时采用化学方法消除加工过程中产生的应力与微小裂纹.加工出的大口径轻质反射镜坯达到设计要求,轻量化率达到65%以上,加工后的非球面面形精度达到0.029 λ(rms,λ=633 nm).制造过程中在不同支撑状态下,变形量很小,保持了非球面面形精度稳定性,显示出了结构的稳定性.该方法已经成为大口径反射镜制造的关键支撑技术.

轻质大型反射镜的制造是大型光学系统必须要解决的关键技术之一.采用计算机控制的钻铣法可以获得更高轻量化程度及几何精度的镜坯,并能得到较高的加工效率.在大量工艺设计与实验的基础上,现已完成了一些高精度轻质反射镜镜坯加工以及镜面抛光工作.结果表明,此方法可达到70%左右的减重率,并且可以加工出较高精度的反射镜.

为了满足大口径非球面光学元件加工的需求,提出了用多模式组合加工（MCM）技术修正大口径非球面反射镜环带误差的方法。本文讨论的MCM技术以经典加工工艺为基础,采用抛光盘的多工位加工和抛光模式的组合完成光学元件的抛光,实现对光学表面中低频段误差的有效控制。介绍了MCM技术的重要组成部分JP-01抛光机械手的工作原理,分析了MCM的工作模式。采用MCM技术对Φ1230mm的非球面反射镜进行环带误差的修正,给出了镜面面形检测结果。实验结果表明,MCM技术可以有效地控制光学表面的中低频误差,使光学表面误差得到有效收敛,从而显著提高抛光效率。目前,采用MCM技术加工1～2m口径的同轴非球面,其精度可以达到30nm（RMS）。

论文介绍了测量仪器特性评定的内容和基本方法，并对准确度等级的分类作了详细阐述。在此基础上，按照准确度级别分析了测量不确定度在仪器特性评定中的作用，以及在不确定度结果表示中的方法和形式。

研制某卡塞格林光学系统的关键技术之一是通光口径超过1000mm的轻质抛物面主反射镜.该反射镜相对口径为1/2,减重率为65%,是目前国内最大口径的轻质非球面反射镜.成功地解决了大口径轻质镜坯的制造和大口径轻质非球面镜的加工与检测方面的难题.通过对高比刚度轻质镜的设计和进行CAD工程分析以及选用合理的光学材料,采用计算机控制的数控钻铣技术制造出了反射镜镜坯.在经典光学加工技术的基础上,摸索到了针对大口径轻质镜的支撑、加工与检测方面的技术.检测结果表明,该反射镜的研制达到了各项设计指标,其面形精度的均方根值RMS=0.029λ(λ=633nm).

针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动关节的力矩曲线。基于MATLAB软件对动力学方程进行了数值分析并绘制力矩曲线,其理论分析结果与ADAMS的仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和机械结构设计的合理性,为继续优化机器人结构设计和控制系统设计奠定了基础。

根据生产需求，对法兰盘状零件的孔加工进行自动化改造，控制系统选用西门子S7-300 PLC，驱动部分采用液压系统，使用调速阀和5个二位二通阀组成一种数字阀用于刀具进给精确控制，实现多速度工进，解决生产实际问题。

变频技术的发展与应用，为液压系统的节能提供了一条新的途径。结合变频调速技术与恒功率液压泵的调节原理，构成一种变频控制恒功率液压源系统，实现了液压源系统的恒功率输出与系统节能。