柔性铰链

由于柔性机构有以上优点，使得它在微机电系统（MEMS）,精密定位，无装配设计和仿生机械等领域中得到广泛的应用。作为柔性机构最简单形式之一的柔性铰链具有结构紧凑，体积小，无间隙，无摩擦，无需润滑，运动平滑连续和位移分辨率高（最高可达1nm）等优点，已经在航空，宇航，精密测量，光学工程和生物工程领域获得重要的应用。但是由于其反复变形容易引起疲劳破坏，对于具有集中柔性的柔性机构又容易出现应力集中现象，大变形引起的非弹性变形加上其设计和分析的难度，使得它在实际应用中受到一定的限制。

微电子机械系统(MEMS)的机械和电子组件是由单一的过程装配在一起的,但是,在这两种组件的设计和装配的自动化方面存在着不平衡现象。总的来说,按照典型的“从功能到装配”的方式来自动化地设计微电子线路并不困难。在此过程中,机械组件要达到相同的自动化程度则要困难得多。为了完全自动化地设计和装配MEMS,以获得较好的经济效益,因此像微电子线路那样对微型机械设计过程开发恰当结构就很有必要。但传统的机械结构是由刚性绞链连接组成的,它不能满足这点及以下这些微观领域内的要求:①消除装配需要;②把全部机构限制在同一平面的一个或两个层内;③减轻摩擦的不利影响

柔性机构(一种能够全面弯曲的机械)能满足以上所有的要求,并且具有系统综合的潜能。研究的焦点在于该机械的综合方面及寻找系统的研究方法。在柔性机构中,功能行为(如所需的弹性变形)是物质实体的拓扑结构、形状、尺寸的直接结果,这三种特性一起提供了实体在外载荷下变形及所需的运动的本质能力。因此拓扑结构、形状、尺寸决定了该实体是否是柔性结构。2100433B

天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室现有科研人员54人（教授19人，副教授13人，讲师19人），其中天津特聘讲座教授1人，天津市"131"创新型人才培养工程第二层次人选3人，第三层次人选13人，具备博士学位者43人，占到学术队伍的80%，科研实力雄厚。

天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室的主要研究方向：

一、机器人机构学与控制

本方向主要研究带柔性铰链的微纳米级操作机器人理论与关键技术、并联机器人理论与关键技术、移动机器人控制与制导、多传感器融合技术以及基于网络的遥操作等。近几年，本方向申报并获批了多项国家自然科学基金及省部级科研基金，形成了坚实的后备科研梯队。在国家基金委和天津市教委资助下,本团队成员先后出访美国、法国、德国、英国、澳大利亚等发达国家，与美国、英国、澳大利亚、日本等多所国际著名大学和研究单位开展合作研究。经过多年的人才培养与引进，极大地促进和提升了本团队的科研实力和水平，在微纳操作机器人等方面的研究已经达到了国际水平。目前学术梯队更趋合理,在微纳米操作机器人、并联与移动机器人、机器人机构学理论研究与工程应用等方面形成了突出的科研优势。

二、仿生设计理论与制造

本方向研究包括面向设计的仿生、面向制造的仿生和面向控制的仿生，探索仿生制造系统的自组织控制机制与方法，有选择性的在设计、制造及控制过程中应用这些原理和特征。制造技术与生物技术密切结合产生了仿生制造技术、生物反应器、单分子技术平台，催生了大量的新产品和新产业，成为先进制造技术领域的一个重要组成部分和前沿方向，在医疗与健康、节能与环保等领域具有广阔应用前景，目前实验室具有自主研发的以直线电机为基础的组合式多功能生物反应器；音圈电机为动力的仿生双频载荷的组织工程装置；以有限元为基础的仿生设计技术；正在开发的多种单分子技术平台，包括激光光镊、生物膜力探针和单分子荧光成像平台；实验室配备有设计、制造相关的众多检测仪器，设备与仪器总价值270万元，具备了良好的科研条件。

三、机电液一体化装备集成

本方向紧密围绕机电液一体化装备集成的共性技术进行相关的理论研究与应用开发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上的有机综合，以实现整个系统的最优化，在关键零部件研究与系统开发方面形成了一个科研氛围浓厚、创新能力突出的研究团队。目前本研究方向在港口及海洋工程的物理模拟实验研究领域、钢管在线高速精确切割技术、液压机生产的高效和节能技术以及精密机械控制技术方面形成了“企业需求带动、理论研究驱动、校企合作联动”的科研特色，既做到了高校科研的“顶天立地”，突出了理论研究的深度与广度，又切实做到产学研结合，在引导行业技术创新、推动产学研相结合方面发挥着重要作用。经过近几年的高速发展，本方向在机电液一体化装备集成的共性技术研究方面积累了丰富的理论研究基础和应用开发经验。

天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室先后承担国家重点研发计划项目、国家基金项目、天津市科委重点项目等90余项，企业项目80余项，累计实到科研经费7500余万元，发表论文500余篇，被SCI、EI检索163篇，获得天津市科学技术进步奖等省部级奖5项，软件著作权和发明专利34项。实验室承办了图像与信号处理国际会议（2008 International Congress on Image and Signal Processing(CISP 2008)）及生物医学工程与信息国际会议（2008 International Conference on Biomedical Engineering and Informatics(BMEI 2008）两项国际会议，主办了第124届模糊科学研讨会等4次学术交流会议，并参加了多次国内外学术会议。与美国、日本等多个国家的大学和研究机构建立了稳定的合作研究关系，进行过多次人员互访和学术交流。 2100433B