微型机器人驱动系统

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仿人机器人关节驱动微型伺服系统

ＹＡＮＧｉｇＷＡＮＧｎ－ｉ，Ｍｎ，ＨｏｇｊＹＡＮＧｎ，ａＹａｇＸＵａ — ｕＤｉｎｇｏ
（ｐ．ｏｌｃｉａｎｉｅｒｎＨａｂｎＩｓｉｔｏｅｈｏｏｙ，ＤｅｔｆＥｅｔｃｌｇｎｅｉｇ，ｒｉｎｔｕｅｆＴｃｎｌｇｒＥｔ
ｍａｎｔｒｓｓａｃ（ｇｅｏｅｉｔｎｅＧＭＲ）ｅｃｄｒｈｇｏｒｄｎｉｒｖｄｌａｄｃｍｍｕｉａｏｄｌｔ，ｓａｐｅｎｏｅ，ｉｈｐｗｅｅｓｔｄｉｅｍｏｅｎｏｙｎｃｔｎｍｏｅｅｃｗａｐｈｄｉ
ｔｕｎｉｏｏｉｔｄｉｅｏｈｍａｏｄｒｂｔｏｎｒｖ．ｍｐｒｔｈｍｐｒｓｔｐ，ｉｈｅｔｎｉｅｙｕｅｙｄｍｅｔｃｒｂｔｒ－ｊ．Ｃｏａｅｗｉｈｔｅｉｏｔｙｅｗｈｃｘｅｓｖｌｓｄｂｏｓｏｏｅｉ一ｓａｃｎｔ，ｈｒｐｓｄｓｒｏｓｓｅｓｔｆｅｈｅｆｒｎｅｒｑｅｔｙｔｅｈｍａｏｄｒｂｔｏｎｓｓｃｓｅｒｈｕｉｔｅｐｏｏｅｅｖｙｔｍａｓｓｔｅｐｒｏｍａｃｅｕｓｓｂｈｕｎｉｏｏｉｔ，ｕｈａｓｉｉｊ
摘要：于仿人机器人关节驱动的微型伺服系统目前完全依赖进口。基于分析微型伺服系统各部件的发用展现状与技术特点，制了一款适用于仿人机器人关节驱动的国产伺服系统，括永磁无刷伺服电机、研包巨磁阻

微型机器人驱动技术

微型机器人驱动技术目前，微型机器人常用的驱动技术概括起来主要有：气动、热驱动、微电机驱动、智能材料驱动和能量场驱动。

其中，智能材料驱动常用的有形状记忆合金( SMA)、人工肌肉材料( IPMC)、压电材料( PZT)、巨磁致伸缩材料( GMA)；能量场驱动常用的有微波、光波、磁场和超声波等。

一、气动形式韩国研制出了单气动线路驱动的蚯蚓型管道检测微机器人。

该机器人由前气室、后气室和伸展模块 3 部分组成，3 个气室被一个充气管道连接起来。

首先，后气室逐渐充入空气并膨胀，机器人身体后部的夹钳紧贴到被检测管道表面; 然后空气使伸展模块内的气室充气、膨胀，机器人就向前伸展身体; 随着空气的不断充入，前气室也逐渐膨胀并达到特定气压值，身体前部的夹钳紧贴到管道表面; 然后通过排气使后气室在气流反作用力下前进，同时伸展模块收缩。

通过气阀使充气和排气循环交替进行，就实现了像蚯蚓一样的运动。

图1、蚯蚓型管道检测微机器人第二、热驱动形式美国研制出一种热驱动机器人，它的运动主要由热敏晶片的热胀冷缩来完成，热敏晶片由热膨胀系数不同的两层聚合物中夹一个钛钨合金电阻构成，当加热电流通过回路时，热敏晶片向热膨胀系数小的聚合物一侧弯曲，就实现了单自由度运动。

图2、热驱动机器人第三、微电机驱动形式南京航空航天大学研制出了微电机驱动的精子形微机器人。

该微机器人由椭圆形的头部和 4 个柔软的鞭毛组成，鞭毛由机器人头部内置的 4 个微电机驱动，当柔软的鞭毛被微电机带动在液体环境中旋转时，它们将形成又长又细的螺旋，液体作用于鞭毛的粘滞力将对微机器人产生推力从而使其前进。

图3、精子形微机器人第四、智能材料驱动形式韩国研制了一种形状记忆合金( SMA) 驱动的仿蚯蚓型微机器人。

形状记忆合金和波纹管组合使微机器人伸缩前行，具体移动过程是: 硅树脂波纹管作为弹簧提供变形力，当 SMA 弹簧被加热收缩时，微机器人前部的微针钳住接触面，躯干后部向前滑动，同时 SMA 外部的硅树脂波纹管收缩储存变形能；然后，SMA 弹簧冷却，波纹管储存的变形能使 SMA 弹簧伸长，同时，后部的微针钳住接触面，躯干前部向前滑动；最后，波纹管和 SMA 弹簧回到初始平衡状态，二者弹力相等。

微型机器人技术的研究现状和趋势

微型机器人技术的研究现状和趋势随着科技的发展和人们对机器人应用的需求增加，微型机器人技术逐渐引起了广泛关注。

本文将简要介绍微型机器人技术的研究现状，并展望未来的发展趋势。

一、微型机器人技术的定义和特点微型机器人是指尺寸小于一米的机器人系统。

与传统的机器人相比，微型机器人具有以下几个显著特点：1. 小巧灵活：由于尺寸的限制，微型机器人可以在狭小的空间内灵活操作，具备更广泛的应用场景。

2. 高度精准：微型机器人采用先进的传感器和控制系统，能够实现高精度的运动和操作。

3. 多功能性：微型机器人可以具备多种功能，如检测、监控、医疗等，实现多样化的任务。

二、微型机器人技术的研究现状1. 结构和材料：微型机器人的结构设计和材料选择是关键。

目前，研究者提出了多种创新的结构设计理念，例如仿生机器人、可展开式机器人等。

材料方面，研究者正在尝试使用纳米材料和生物材料，以提高机器人的性能和适应性。

2. 动力和驱动：微型机器人的动力和驱动系统是实现其运动和操作的关键。

电磁力、磁力、压力等多种驱动方式被用于微型机器人的驱动系统中。

此外，太阳能、燃料电池等新型能源也被研究者探索和应用。

3. 传感和控制：微型机器人的传感和控制系统是实现其高精度运动和操作的基础。

传感器技术的发展使得微型机器人能够获取更加准确的环境信息，而先进的控制算法则实现了机器人的自主决策与行动。

4. 应用领域：微型机器人技术在医疗、环境监测、无人探测等领域有着广阔的应用前景。

例如，在医疗领域，微型机器人可以用于内窥镜等医疗器械的操控和手术辅助；在环境监测领域，微型机器人可以用于检测和修复污染区域；在无人探测领域，微型机器人可以用于勘探灾难现场或危险环境。

三、微型机器人技术的发展趋势1. 多机器人协作：未来，微型机器人将更多地实现多机器人协作，形成机器人网络，实现复杂任务的分工合作。

2. 智能化：随着人工智能技术的进步，微型机器人将具备更高的自主决策能力和智能感知能力，能够更好地适应复杂环境和任务需求。

工业机器人驱动方式、传动系统、传感器及控制系统

题目：1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型，比较2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型，比较3、现在机器人的控制系统、控制结构概述：机器人问世已有几十年，但没有一个统一的意见。

原因之一是机器人还在发展，另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。

也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。

美国机器人协会（RIA)：一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。

美国家标准局：一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业任务或动作的机械装置。

1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。

日本工业标准局：一种机械装置，在自动控制下，能够完成某些操作或者动作功能。

英国：貌似人的自动机，具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。

中国：我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。

尽管各国定义不同，但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点：(1) 是一种自动机械装置，可以在无人参与下，自动完成多种操作或动作功能，即具有通用性。

(2)可以再编程，程序流程可变，即具有柔性(适应性）。

机器人是20世纪人类伟大的发明，比尔•盖茨预言：机器人即将重复PC机崛起的道路，彻底改变这个时代的生活方式。

机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。

驱动方式现代工业机器人的驱动方式主要有三种：气动驱动、液压驱动和电动驱动。

气动驱动机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。

体内医疗微型机器人的外磁场驱动与控制系统研究

可表示为：
动，可以有效地减少机器人本体能量消耗。
拿：。（～ｃａ）尺。ｆ一ｃＫ。ｆ
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目前的外场驱动方法主要分为两大类。一类是
外场的能量被直接转化为机械能；另一类是外场的能量被转换成电能或热能等形式的能量后，再转化
微型机器人在人体肠胃中进行无损检查和小损
但目前胶囊内窥镜只能利用消化道的蠕动作为
伤手术，对于减轻病人痛苦、提高检查和手术的安胶囊内窥镜行进的动力，驱动的不可控严重限制了全性和降低医疗费用都具有重要意义。目前使用最其检查、治疗、手术等方面的功能扩展。完善的诊为广泛的消化道检查设备是内窥镜。内窥镜的发展疗微机器人系统需要在现有基础上加入安全有效的主要经过了电子内窥镜、有缆微型机器人肠道内窥驱动控制。镜系统和目前最先进的无线胶囊式内窥镜等几个阶本文以胶囊状体内医疗微型机器人为研究对段。其中有缆微型机器人肠道内窥镜系统是用引线象，在分析消化道能动性特点基础上，设计了一种
创手术提供了一种设计思路。
关键词：外磁场驱动；微型机器人；胶囊内窥镜机器人；动力学模型中图分类号：Ｔ２Ｐ４文献标识码：Ａ文章编号：１７ — ３２（０６）４０１ — ４６２６３２００ — ０００
摘要：本文以胶囊状体内医疗微型机器人为研究对象，着眼于无线胶囊内窥镜的外磁场主动驱动，

纳米测量技术现在与未来

2013年第8期
ห้องสมุดไป่ตู้
一、纳米测量产生的时代背景
测量技术与工业生产技术相互促进、相互提高。可以说纳米测量正是顺应微电子工业集成电路制作、机械工业和国防工业超精密加工的需要而发展起来的。以微电子工业为例，美国Inter公司已经在实验室内采用超短紫外线激光光刻技术成功地实现了分辨率为130nm线路的制造工艺。美国不久前提出的超电子学研发计划，要求未来的电子器件要比现有的电子器件的存储密度高（ 5~100 ）倍，速度快（ 10~100 ）倍，功耗则要小于现在器件功耗的 2% 。要实现这一目标，电子器件的尺寸必将进入纳米技术的尺度范围，即要小于100nm。为此，微电子器件过渡到纳米电子器件是21世纪的必然。 2003年Serbin等采用飞秒激光诱导无机/有机混合材料的双光子聚合，获得了结构尺寸小于200nm，周期为450nm的三维结构和光子晶体。同时，机械工业的超精密加工能力也已达到纳米量级。为由美
三、可实现纳米测量的技术和仪器
纳米级测量技术在本文专指：纳米级精度的尺寸及位移的测量，纳米级表面形貌的测量。近十几年来，随着测量技术的飞速发展，至今已经出现了多种可以实现纳米测量的技术和仪器。现在纳米级测量技术主要有两个发展方向：光干涉测量技术和扫描显微测量技术。
1. 光干涉测量技术
这种方法是利用光的干涉条纹的提高其测量分辨率。由于纳米级测量彩波长很短的激光或 X 射线，故可以有很高的测量分辨率。光干涉测量技术既可用于长度和位移的精确测量，也可用于表面显微形貌的测量。下面介绍利用此原理的测量方法。（1）双频激光干涉测量仪：图1是双频激光干涉测量系统的原理图。双频激光干涉测量系统受环境干扰的影响比单频激光测量系统要小很多，使测量精度大大提高，因而这种测量系统得以广泛的生产应用。常用的双频激光干涉测量系统测长度时分辨率达到 0.01 μ m ，采用空气参数补偿后测量精度达0.1μm以上。

工业机器人驱动传动及传感系统组成

光电开关可以分为漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电
2.3.5 接近开关
接近开关也叫近接开关，又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。它是一种非接触传感器。是用来代替传统的微动开关等机械式触觉传感器的。由于接近开关不需要接触被测物体，所以其特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。
运行性能不同：步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵
转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
绝对式编码器的工作原理如下图所示。左图示意了从发光管经过分光滤镜等光学组件，通过编码盘的透射光被光学敏感器件检测到的原理。右图是一个8位（256点分辨率）绝对式编码盘的示意图。编码盘具有8个同心圆，分别代表8个有效位。黑色表示不透光，白色表示透光。发光管发出的光线经过分光组件后变成8组平行光，穿过编码盘的光投射到光学敏感器件上就可以得到编码盘当前的角度信息。
2.2.3 行星减速器
行星减速器，是比较典型的减速器之一，相对尺寸较小，容易获得大的速比。特点是低噪音、高精度、安装简单效率高。
行星式齿轮减速机的传动机构是齿轮，其结构简图很简单，有一大一小两个圆，两圆同心，在两圆之间的环形部分有另外三个小圆，所有的圆中最大的一个是内齿环，其他四个小圆都是齿轮，中间那个叫太阳轮，另外三个小圆叫行星轮，如图所示。电机带动减速机的太阳轮，太阳轮再驱动支撑在内齿环上的行星轮，行星轮通过其与外齿环的啮合传动，驱动与外齿环相连的输出轴，就达到了减速的目的，减速比与齿轮系的规格有关。

微纳米机器人的运动与控制

微纳米机器人的运动与控制随着纳米技术的不断发展与进步，微纳米机器人逐渐被人们所熟知。

这些微小的机器人可以在微观世界中进行复杂的运动和操作，被广泛应用于生物医学、化学制造、能源产业等各个领域。

但是，要控制这些微型机器人的运动却非常困难，因为纳米尺度下的物理特性与微观环境都不同于我们平常所接触到的物质与环境。

在此，我们将探讨微纳米机器人的运动与控制的相关问题。

微纳米机器人的运动方式微纳米机器人的尺度远远小于毫米级别的机器人，因此它们的运动方式也与普通机器人有所不同。

由于微观尺度下的物理特性，微纳米机器人的运动过程受到了诸多限制。

常见的微纳米机器人运动方式包括：1. 扭转式运动：微纳米机器人利用扭转螺旋的方式进行运动，这种运动方式类似于DNA分子的旋转运动。

2. 滑动式运动：微纳米机器人通过改变表面化学性质和电性质的方式在表面上进行滑动运动。

3. 游泳式运动：微纳米机器人利用硬盘驱动器中的针头进行游泳运动，这种运动方式可以使微纳米机器人在水溶液中自由移动。

4. 蠕动式运动：微纳米机器人通过拉伸和收缩某些材料，使机器人像蠕虫一样进行运动。

微纳米机器人的控制方式微纳米机器人由于其微观尺度下的物理特性和控制困难度，使得它们的控制方式也与普通机器人不同。

目前，微纳米机器人的控制方式主要分为以下几种：1. 生物体控制方式：通过改变微纳米机器人的形状、大小和表面性质等参数，实现对微纳米机器人的控制。

例如，病毒和细胞膜等生物体可以用于控制微纳米机器人的运动和方向。

2. 声波和磁控制方式：利用声波和磁场来控制微纳米机器人的运动。

由于这两种方式可以无需接触微纳米机器人，因此对微纳米机器人的损伤较小。

3. 光学控制方式：利用光学束、激光束和光纤等光学装置对微纳米机器人进行控制。

这种方式需要高精度的光学装置，因此在实际生产中的应用较为受限。

4. 微机电系统控制方式：将微元件与机电系统相结合，利用微机电系统来控制微纳米机器人的运动。

磁力驱动微型机器人的设计与控制

磁力驱动微型机器人的设计与控制随着科技的不断发展，人们对微型机器人的需求也日益增加。

微型机器人在医疗、环境监测、军事等领域都有着广阔的应用前景。

然而，由于其尺寸小、操作环境复杂等特点，设计和控制微型机器人面临着很大的挑战。

为了克服这些困难，磁力驱动被广泛认为是一种有效的方法。

本文将探讨磁力驱动微型机器人的设计与控制。

一、磁力驱动的优势磁力驱动是指利用磁力对微型机器人进行驱动和控制的技术。

相比于其他传统驱动方式，磁力驱动具有以下优势：1. 操控精度高：通过调节外部磁力场的强度和方向，可以轻松控制微型机器人的运动轨迹和速度。

2. 无线驱动：磁力驱动不需要接触式传输能量，可以通过无线方式提供驱动力，便于机器人在狭小的空间内自由移动。

3. 适应性强：不同材料的微型机器人都可以通过磁力驱动实现操控，无需进行额外的适应性改造。

4. 环境友好：磁力驱动无需燃料燃烧，不会产生有害气体和噪音，对环境友好。

二、磁力驱动微型机器人的设计磁力驱动微型机器人的设计涉及到多个方面，包括机器人结构、材料选择和磁力驱动系统的设计等。

1. 机器人结构：微型机器人的结构决定了它的机械性能和操控能力。

常用的机器人结构有单轮、多轮和爬行器等。

设计者需要根据具体应用场景和任务需求选择合适的机器人结构。

2. 材料选择：由于磁力驱动涉及到磁场的感应和响应，机器人的材料选择非常重要。

常见的材料有铁、钢、永磁材料等。

设计者需要根据机器人的磁性需求选择合适的材料。

3. 磁力驱动系统：磁力驱动系统包括电磁线圈、磁铁和控制电路等多个部分。

设计者需要考虑电磁线圈的数量、布局和电流控制等因素，保证磁力的有效传递和机器人的精确操控。

三、磁力驱动微型机器人的控制磁力驱动微型机器人的控制是实现其精确操控的核心。

在控制过程中，需要考虑以下几个方面：1. 磁场生成：通过外部装置产生磁场，对微型机器人进行驱动。

磁场的大小和方向可以通过调节电磁线圈的电流控制，实现对机器人的精确控制。

自驱动微纳米马达系统名词解释

自驱动微纳米马达系统名词解释一、什么是自驱动微纳米马达系统？自驱动微纳米马达系统是指一种利用微纳米技术制造的驱动系统，通过利用微小尺寸的材料和结构，使其可以在微观甚至纳米级别上进行驱动和运动。

这种系统通常包括微型马达、纳米粒子、纳米线或其他纳米尺度的构件，并通过外部能量源、化学反应或生物学过程等方式来实现自主驱动。

二、自驱动微纳米马达系统的原理自驱动微纳米马达系统的原理主要有三种：1. 外部能量源：这种系统可以通过外部能量源如光、声波或磁场等来激发马达，使其产生运动，例如通过光驱动的纳米粒子在光场中的运动。

2. 化学反应：通过利用化学能量进行微纳米尺度的运动，如在纳米粒子表面或内部发生化学反应以产生力和位移。

3. 生物学过程：利用生物学原理制造自驱动微纳米马达系统，例如模仿细胞的运动机理和结构制造纳米尺度的驱动系统。

三、自驱动微纳米马达系统的应用领域自驱动微纳米马达系统在医学、生物技术、环境监测、纳米机器人等领域具有广泛的应用前景。

例如在医学上可以用于药物输送、肿瘤治疗和微创手术等；在生物技术方面可以用于生物标记、分子分离和分析等；在环境监测中可以用于微观环境监测和污染处理；在纳米机器人方面可以用于纳米级别的制造和装配等。

四、自驱动微纳米马达系统的发展趋势随着纳米技术和微纳米尺度机械技术的不断发展，自驱动微纳米马达系统的研究和应用将会更加广泛和深入。

未来的趋势可能包括多功能、智能化和自组装等方面的发展，使其在医学、生物技术和纳米机器人等领域具有更多的可能性和潜力。

个人观点和理解自驱动微纳米马达系统的出现将会对人类社会产生深远的影响，不仅能够推动医学、生物技术和环境监测等领域的发展，还能够为未来的纳米机器人和纳米制造技术提供新的可能性。

然而，同时也需要对其潜在的风险和伦理问题进行深入的探讨和研究，以确保其安全和可持续性的发展。

希望未来的科研和工程工作者能够在自驱动微纳米马达系统的发展中发挥出更多的创新和想象力，为人类社会的可持续发展做出更多的贡献。

微型扑翼飞行机器人气动力测试系统

李贵祥苏刚李洪谊
（中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，阳１０１）沈１０６
Ａｅｒｄｎｍｉｅｔｇｓｓｅｆｒｉｖｈｃｅｗｉｉｒｌｐｉｇｗｉｇｏｙａｃｔｓｉｙｔｍｏｒｅｉｌｔｍｃｏｆｐｎｎｓｎａｈａ
Ｌｉｘａｇ，ＵｎＬＩＨｏｇｙＩＧｕ — ｉｎＳＧａｇ，ｎ — ｉ
（ｔｔＫｙＬｂｒｔｙｏｏｏｉｓＳｅｙｎｓｔｔｏＡｔｍａｏ，ｈｎｓＳａｅｅａｏａｏｆｂｔ，ｈｎａｇＩｔｕｅｆｕｏｔｎＣｉｅｅｒＲｃｎｉｉ
采用高精度微力传感器测量扑翼飞行器飞行时垂直方向的升力
和水平方向的推力来确定飞行时的气动力，并检测扑翼机器人飞
图１Ｍｉｒｂｔ型扑翼机器人ｃｏａ微图２ＧＲ的ＥｔｍｏｔｒＴＩｎｏｐｅ
行时的扑动频率和驱动电机功率。
★来稿日期：０１０ — ５－基金项目：６基金项目（９２００）２１－４２Ａ－８３０Ｈ１３１１
第２期
２１０２年２月
文章编号：０１３９（０２）２０６ — ２１０ — ９７２１０ — １５０
机械设计与制造
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ＆Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ１５６
微型扑翼飞行机器人气动力测试系统术
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仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统

仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统高鹏;颜国正【摘要】目的肠道微机器人的设计采用仿尺蠖气动运动系统,以更好地无创诊断人体肠道.方法机器人采用单节尺蠖结构,利用薄壁气囊和伸缩气缸作为径向钳位机构和轴向伸缩机构.气动系统由微型真空泵和流体分配器构成.该系统在流体分配器的控制下,微型真空泵可以驱动各运动机构,实现微机器人的主动运动.研制的机器人运动系统样机直径20mm,长105mm,质量109.15g,可实现42.4mm的径向变形和35mm的轴向步距.测量了运动机构的输出驱动力,并测试了机器人样机在不同运动环境下的运动性能.结果气动驱动系统能够向运动机构提供充足的驱动力,伸缩机构可以输出最大1.82N的推力,钳位气囊最大钳位压强为23.69kPa,机器人能够在不同角度的刚性管道中运动,并且在离体猪结肠中也能够有效运动.结论仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统为人体肠道机器人内窥镜研究提供了一种有效途径.%10.3969/j.issn.1002-3208.2012.05.09【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】7页(P487-493)【关键词】微机器人;尺蠖运动;气体驱动;肠道诊断【作者】高鹏;颜国正【作者单位】上海宇航系统工程研究所上海 201108;上海交通大学电子信息与电气工程学院上海 200240【正文语种】中文【中图分类】R318.60 引言据报道，90%胃肠道恶性肿瘤是由良性息肉转变而来的。

因此，如果能够及时诊断并切除肠道息肉，能够大大降低肠道肿瘤的癌变概率和致死率。

但是，胃肠道作为人体主要的消化场所，具有特殊的生理结构和生化特性，不易于通过外部的诊疗实现准确的诊断。

然而，胃肠道两端开口管状结构，适合微型设备通过插入、吞服等方式进入其内部，并利用微型摄像头、传感器和微型手术机构等，实现无创伤诊断、局部药物释放，甚至是手术治疗。

现阶段应用于临床的商业化微型诊疗设备主要有推入式内窥镜和胶囊内窥镜。

机器人的组成系统

一．工业机器人组成系统工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。

主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。

驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。

控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。

点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。

编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。

示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

几个问题：（1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？（2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？（3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？（4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？二．工业机器人的主体机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。

共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。

机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。

直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。

微驱动技术方法-概述说明以及解释

微驱动技术方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述微驱动技术是指应用微型尺寸和微尺度力量实现精细控制和驱动的技术。

随着微纳技术的迅猛发展，微驱动技术在各个领域得到了广泛应用，如生物医学、纳米机械、微流控等。

微驱动技术通过精确的力学、电学、磁学等手段，实现对微小器件的运动和控制，为微小系统和纳米系统的研究与应用提供了重要的支持。

随着科学技术的进步，人们对微型器件越来越多的需求。

然而，由于其尺寸小、重量轻、运动灵活的特点，传统的驱动技术难以满足对微小器件的精密控制要求。

微驱动技术的出现填补了这一技术空白，为微尺度物体的控制与操纵带来了新的思路和方法。

本文将介绍微驱动技术的方法和应用。

首先，我们将概述微驱动技术的发展背景和意义。

随后，我们将详细探讨几种常见的微驱动技术方法，包括电力驱动、磁力驱动和压电驱动等。

每种方法将从原理、实现方式和应用案例等方面进行介绍和分析。

最后，我们将总结微驱动技术的优势和不足，并展望其在未来的发展前景。

通过阅读本文，读者将对微驱动技术的相关知识有一个全面的了解，并且可以在实际应用中灵活运用这些技术方法。

微驱动技术在科学研究、工程设计和医学领域等具有广泛的应用前景，相信在未来的发展中将会有更多的创新和突破。

希望本文对读者在微驱动技术的学习和应用中有所帮助。

1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本文主要介绍了微驱动技术方法。

文章分为三个主要部分：引言、正文和结论。

引言部分首先对微驱动技术进行了概述，概述了微驱动技术的定义和应用领域。

接着介绍了本文的结构，即分为引言、正文和结论三个部分，并对每个部分所涵盖的内容进行了简要说明。

最后，明确了本文的目的，即为向读者介绍微驱动技术的方法和应用。

正文部分是本文的核心，详细介绍了三种微驱动技术方法。

在2.1节中，详细讲解了第一种微驱动技术方法，并提供了实例和应用案例。

在2.2节中，介绍了第二种微驱动技术方法，包括其原理和优点。

同时，也列举了一些已有的研究成果。

MEMS概述

微系统中的巨人的MEMS（45090123 沈潇）一、概述MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的缩写，即微电子机械系统。

它的前身可追溯到1946年2月15日在美国诞生的第一台电子计算机ENIAC。

随着技术和工艺的的革新，渐渐趋于小型化，微型化。

1987年10月IEEE的机器人和自动化委员会组织了有关讨论会，会后来自MIT、Berkeley、Stanford和NSF的15名科学家提出了“小机器,大机遇:关于新兴领域——微动力学的报告”的国家计划建议书，并引起美国政府的高度重视，从此微机电系统——MEMS 技术正式诞生。

目前的MEMS技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。

它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。

这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。

它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等技术)相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。

MEMS还有较广泛的一个定义，有关MEMS基础理论的研究领域还包括：微摩擦学、微材料力学、微流体力学、微传热学、微机构学、设计与仿真、微测试等。

二、当前发展与运用通过研究MEMS的商业浪潮可以梗概地看出它的发展历程。

MEMS第一轮商业化浪潮始于20世纪70年代末80年代初，当时用大型蚀刻硅片结构和背蚀刻膜片制作压力传感器。

多用于触发汽车安全气囊和定位陀螺仪。

第二轮商业化出现于20世纪90年代，主要围绕着PC和信息技术的兴起。

第三轮商业化出现于世纪之交，微光学器件通过全光开关及相关器件而成为光纤通讯的补充。

微光学器件从长期看来将是MEMS一个增长强劲的领域。

推动第四轮商业化的其它应用包括一些面向射频无源元件、生物和神经元探针，以及所谓的“片上实验室”生化药品开发系统和微型药品输送系统的静态和移动器件。

《微机电系统》课件

02
《微机电系统设计与制造》
03
《微机电系统应用》
THANKS
详细描述
新型的微型陀螺仪采用先进的微制造工艺和新型材料，具有更高的灵敏度和稳定性。未来，随着技术的进步和应用需求的增长，微型陀螺仪的发展前景将更加广阔。
微型加速度计
总结词
详细描述
总结词
详细描述
微型加速度计是一种用于测量物体运动状态的传感器，也是微机电系统的重要应用之一。
微型加速度计被广泛应用于汽车安全气囊系统、手机游戏控制、医疗器械等领域。由于其具有体积小、重量轻、响应速度快等优点，微型加速度计在许多领域都得到了广泛应用。
详细描述
微机械结构采用微型化的加工技术制作而成，具有体积小、重量轻、精度高等特点。常见的微机械结构有连杆、齿轮、轴承等，它们在微执行器、微传感器等元件中发挥着重要作用。
微控制器
总结词
微控制器是微机电系统中的控制中心，用于实现系统的智能化和自动化。
详细描述
微控制器是一种集成度较高的集成电路芯片，具有数据处理、控制输出等功能。在微机电系统中，微控制器负责接收传感器信号、处理数据和控制执行器动作，从而实现系统的自动化和智能化。
测试方法
对封装好的微机电系统进行性能测试，以确保其满足设计要求。
可靠性评估
对微机电系统的寿命和可靠性进行评估，以确定其在实际应用中的表现。
04
微机电系统的应用实例
微流体控制系统
总结词
微流体控制系统是微机电系统的一个重要应用，它利用微小的流体控制元件和控制电路对流体进行精确控制。
总结词
微流体控制系统的优点在于其高精度、低能耗、低成本和易于集成等特性，使得它在许多领域具有巨大的应用潜力。

微电子机械系统（MEMS）及其应用的研究

收稿日期：2002-02-05作者简介：徐小云（1974—），男，浙江人，在读博士生，研究方向为微特机器人、多机器人分布式智能控制；颜国正（1961—），男，湖南人，博士生导师，电子信息学院信息检测技术及仪器系系主任，研究方向为微型机器人、特种机器人、人工智能领域。

文章编号：1000-8829（2002）08-0001-05微电子机械系统（ME M S ）及其应用的研究Resear ch on ME Ms and i t s A PP l i cati on（上海交通大学信息检测技术及仪器系，上海200030）徐小云，颜国正，丁国清摘要：微型机电系统技术是一个新兴的技术领域。

本文介绍了微电子机械系统（M EM S ）的特点和关键技术，讨论了M EM S 的应用，并阐述了M EM S 的发展趋势。

关键词：微电子机械系统；军事应用；微机械中图分类号：TH 6文献标识码：A Abstract :T he M icro E lectro M echanical S y ste m s(M EMS )is reco g nized as an e m er g i n g field o f techno lo-gy .T he f eat ures and ke y techno lo gy are i ntroduced ,t he a pp lication o f M EM S and its f ut ure trends o f develo p -m ent are discussed.K e y words :m icro electro m echanical s y ste m s ;m ilitar ya pp lication ;m icrom achi ne 20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微型机电系统（M EM S ）的研究得到了迅猛的发展。

M EM S 并不是传统机械电子的直接微型化，在物质结构、尺度、材料、制造工艺和工作原理等方面远远超出传统机械电子的概念和范畴。

微机电系统及纳米技术大作业--MEMS motor

微机电系统及纳米技术大作业题目：MEMS motor摘要：本文以微电机驱动方式为线索介绍静电型微电机、电磁型微电机、压电式微电机、形状记忆合金微电机和磁致伸缩型微电机的工作原理，结构组成以及应用前景。

关键字：微电机微机电系统微机械WORD中静电型微电机0 引言现代微电机的发展与新材料技术、微电子技术、微加工技术都息息相关，也正是由于这些包括MEMS等高科技的迅速发展，为微电机的开发和拓展注入了活力。

本文介绍了包括静电微电机、电磁型微电机、压电式微电机、形状记忆合金微电机和磁致伸缩型微电机的工作原理，结构组成以及应用前景。

1 微电机种类1.1 静电型微电机微电子技术的巨大成功在许多领域引发了一场微小型化革命，以加工为纳米结构和系统为目的微米/纳米技术在此背景下应运而生。

自1987年加州大学伯克利分校科学家研制首台静电微电机以来，微电机随着加工工艺、方法的突破取得长足发展。

静电微电机因其与IC(integrate circuit)兼容、转速高、易于控制等诸多优点成为研究重点。

静电微电机技术主体有五个方面，设计建模和仿真、加工制造、应用，如图1。

图1静电微电机包括顶驱动电机、测驱动电机、摆动电机、中心电机、法兰盘电机、线性步进电机、超声电机、双定子轴向驱动可变电容电机、外转子电机、电感应电机、快门电机等。

图2为纳米电机。

图21.1.1 设计MEMS中静电微电机的设计不同于传统电机系统的设计，主要区别是MEMS 的设计需要集成相关的制造和加工工艺新型静电感应微电机的设计，其转子上所加载的负荷主要来自于电机气隙与轴承间产生的粘滞曳力，这些驱动器的加工过程还不能与IC完全兼容。

1.1.2 建模和仿真为了加快和提高MEMS设计，研究者开发出多种建模和仿真工具用于多能域、多学科交叉系统的建模和仿真，如VHDL-AMS可用于微电机的系统建模，Spice 和Saber可用于静电学仿真，ANSYS可用于多能域（机械、热和静电等）系统仿真。