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提供了一种用于质子交换膜燃料电池的气体 扩散层的拾放控制方法，该方法包括：（1）为待拾取的气体扩散层设置力传感器，并对该力传感器执行预标 定步骤以确立其输出电压与所检测的力值之间的线性比例关系；（2）通过安装在多自由度机械手上并由伺服电机所驱动的末端拾放机 构来执行对气体扩散层的拾取和释放操作，同时利用所述力传感器对末端 拾放机构在拾放过程中与气体扩散层之间接触力的大小进行检测；（3）对力传感器所检测到的以电压形式输出的力信号执行放大、滤波 和去噪处理，并执行A/D转换以获得相应的数字信号，然后将该数字信号 作为反馈信号同时将通过指令输入装置所输入的力的期望值作为控制信号 来构建闭环控制，通过对该反馈信号与力的期望值之间的比较以获得关于 力闭环的偏差信号；（4）通过所述伺服电机的编码器获得有关伺服电机实际位置的信号， 将该信号作为反馈信号同时将通过所述指令输入装置所输入的位置期望值 作为控制信号来构建闭环控制，通过对该位置反馈信号与位置期望值之间 的比较以获得关于位置闭环的偏差信号；

本发明公开了一种用于脆性材料尤其适用于质子交换膜燃料电池的气体扩散层的拾放控制方法及系统，该方法包括：通过多自由度机械手的末端拾放机构来执行对材料的拾放操作，同时利用力传感器检测接触力；对所检测的力信号经过调理和A/D处理后作为反馈信号，同时将力期望值作为控制信号由此构建闭环控制并获得力偏差信号；获得用于驱动末端拾放机构的伺服电机的实际位置信号，将该信号作为反馈信号同时将电机期望位置值作为控制信号来构建闭环控制并获得位置偏差信号；将所述偏差信号相叠合以获得综合位置偏差信号，并经由伺服放大器相应驱动伺服电机。按照本发明，能够精确控制拾放接触力，防止接触力过大而损坏材料，由此实现脆性材料的可靠拾放。

质子交换膜燃料电池（PEMFC，Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 的膜电极组件主要由质子交换膜、催化剂与气体扩散层（GDL，Gas Diffusion  Layer）组成，是质子交换膜燃料电池的核心组件，相当于计算机中的CPU， 决定着燃料电池的性能。GDL是一种疏松脆性的碳纤维材料，其机械强度低， 极易破碎。当拾放机构以较高速度接触像GDL这类脆性材料时，容易产生 过大的接触冲击力造成材料的损坏，故在拾放过程中必须对其接触力进行 严格控制，精确设定和控制接触的大小以保证脆性材料拾放可靠。

目前有采用弹簧对拾取过程中的压力进行控制的拾放装置，如公开号 为CN1533237A的专利申请中公开了一种贴片机的积木式贴装头，其中利用 弹簧来控制压力，该方案构造简单，但压力调节较粗略，精度不够，针对 脆性材料的拾放，容易发生拾取不到或者损坏脆性材料。其他一些方案中 （如CN101707181A、CN102157351A）提出了在拾放过程中采用速度切换的 方式来控制接触力，但这些方法一般适合对强度较大的材料进行拾放操作 （如芯片的拾放），而不适用对脆性材料的拾放，因为脆性材料的拾放对 接触力要求更高。同时，现有的制备工艺中对像GDL这类脆性材料的拾取 主要是通过手工完成的，手工制作效率低、成本高、产品一致性无法保证， 极大地限制了产品的商业应用。

本团队负责人尹周平教授，团队成员有唐江教授、黄永安教授、牛广达教授、吴豪研究员、郭连波研究员、厉侃研究员、高亮副教授、段永青副教授、叶冬讲师。本团队长期从事柔性电子制造基础研究的过程中，依托数字制造装备与技术国家重点实验室和武汉光电研究中心自然形成稳定的研究团队，面向柔性显示、穿戴式电子、新型能源等产业发展重大需求，立足于学术前沿研究，取得一批具有国际先进水平的标志性研究成果，培养一批具有国际学术影响力的青年学术带头人和研究骨干；注重研究成果转化，实现与国家重大需求和市场需要结合。团队老师具有机械、光电、材料、化学等背景，联合培养、共同指导，从而实现对学生的全方位、高水平培养。

1、通过以具有末端拾放机构的多自由度机械手来执行脆性材料的拾放 过程，可以以更高精度和灵活性来执行拾取和释放操作，尤其是，通过设 置高响应和高精度的力传感器，可以对脆性材料与末端拾放机构之间的接 触力进行精确检测和控制，由此避免过大的冲击造成脆性材料的损坏；

2.较多的实践表明，本发明尤其适用于质子交换膜燃料电池的气体扩 散层之类脆性材料的拾放操作，这是因为，一方面气体扩散层的外貌特征 呈多样变化性且其表面较粗糙呈疏松状，因此对它无法采取位置固定的拾 放操作，客观上需要对每次的拾取操作进行实时监控和调整；另一方面， 其由于气体扩散层自身的物理特性，脆性大，易碎，对拾放过程中的接触 力控制更为严格；而按照本发明可以较好地解决以上问题，相应实现对气 体扩散层的精确快速有效的拾放操作；

3、通过采用力传感器来实现力闭环控制，在兼顾拾放效率和保证拾放 的脆性材料不被损坏前提下，能够提高拾放机构接触脆性材料的速度，缩 短整个拾放过程的时间，具有更高的拾放效率；

4、通过采用力传感器实现力和位置双闭环的控制方法，能够更进一步 地精确控制末端拾放机构的位置和拾放机构与被拾放材料之间接触力的大 小，能够适应被拾放的材料表面外貌特征不一致，材料强度不一致，以及 材料被拾放的位置不一致等拾放工况；

5、此外，由于在力和位置闭环控制的过程中采用了模糊PID算法和PI 算法，这些算法对于不同的拾取对象都具备较高的适用能力，并能够提高 系统的快速响应性，减小系统的跟随误差，相应地，提高对脆性材料与拾 放机构之间接触力控制精度并增强系统的鲁棒性。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。