磁性微型机器人的自动化操控研究综述

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人, 是机器人研究领域的一个重要分支. 低强度电磁场无线操控的微型机器人, 可以在狭小的空间运动, 完成复杂的作业任务, 在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景. 经历几十年的发展, 研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果. 本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用, 主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容, 并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战. 最后, 提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.     

新型仿生水下子母机器人系统设计

传统的水下子母机器人在水下作业时母机器人会有噪音大、体积大和隐蔽性差的缺点,而且子机器人作为提高水下机器人位置精度和续航时间的重要手段大多采用尾部摆动、机身两侧划水、小型螺旋桨推进等方式,造成运动过程中稳定性差、噪音大而且尺寸难以微型化的缺点.为了克服这些不足,设计一种新型仿生水下子母机器人系统.该系统球形母机器人采用喷水电机进行喷水推进,减少噪音,增加隐蔽性,并为微型子机器人提供控制信号和能源.微型子机器人以樽海鞘为原型基于仿生原理设计,在水下运动透明度高、隐蔽性强、稳定性高.建立球形母机器人的喷水推进器和微型子机器人的微型驱动器的驱动力计算模型,同时建立微型子机器人的水下转向模型.最后制作子母机器人样机并进行子母机器人的水下运动实验,以验证所设计的子母机器人系统的有效性.     

一种新型仿生微型机器人的无缆测控系统

设计了一套基于磁场和射频信号的测控系统,用于实现仿趋磁细菌微型机器人的无缆操控及其运行参 数的检测．测控系统包括微型机器人的位姿检测子系统和微型机器人控制子系统．检测子系统中,磁传感器阵列实 时检测磁场信号,经过数据处理后获得微型机器人的状态信息,并与视频跟踪结果进行对照;控制子系统中,通过 射频发射的PWM 信号控制微型机器人的运动速度,同时通过导向磁场控制微型机器人的运动姿态．利用本系统, 实验研究了微型机器人的90± 转向运动,结果表明该系统能够有效控制微型机器人的运动.     

新型仿生球形两栖子母机器人系统设计

为解决传统两栖机器人的一些突出缺点,探寻机器人领域更多的可能性。本文设计了一种新型仿生球形两栖子母机器人系统,该系统中球形两栖母机器人在陆地采用仿生四足爬行方式运动,在水下采用矢量喷水电机进行喷水推进,无噪声,增加隐蔽性,并为微型子机器人提供控制信号和能源。微型子机器人陆地采用轮式驱动,设计了可以实现水陆两栖的桨叶轮。该子母机器人系统通过XBee通信模块实现无线通信。通过进行的子母机器人的陆地和水下运动试验,验证了设计的子母机器人系统的有效性。     

医用微型机器人的姿态可控性研究

建立了新型医用微型机器人的系统动力学模型.利用有向图理论分析了医用微型机器 人的姿态可控性,得到微型机器人的姿态可控的结论.同时,对机器人和环境参数的摄动对机器 人的姿态的影响进行了研究,实验研究结果证明了上述理论.姿态可控性与微型机器人进入人 体时人体的舒适性和安全性紧密相关.通过控制微型机器人的运行姿态,可以使人体得到良好 的舒适程度.     

消化道微型诊疗机器人研究进展

消化道微型诊疗机器人是医学机器人领域中的重要分支，本文从消化道内窥镜、消化道药物释放、消化道采样、消化道物理化学参数测量、消化道手术等领域对消化道微型诊疗机器人的最新进展进行了介绍。     

SMA驱动的微型平面关节机器人的研究

近年来，利用形状记忆合金（ＳＭＡ）的形状记忆效应原理制作的驱动器已在机器人领域中得到应用，ＳＭＡ驱动器以其重量轻、结构紧凑、易控制等优点，大大推动了微型机器人的发展．本课题使用所研制的推挽式直线位移型和旋转关节型ＳＭＡ驱动器代替传统的伺服驱动系统，研制了一台三自由度（两个旋转自由度和一个直线自由度）且带末端夹持器的微型平面关节机器人．本文将介绍该机器人的结构设计，控制系统及其软件设计．     

基于MEMS技术的胃肠诊疗机器人研究及应用综述

内窥镜是当前体内诊疗的主要工具。线缆式微型机器人内窥镜系统和无线药丸式微型机器人内窥镜系统是肠胃道微创诊疗发展的两个最主要方向。本文首先介绍了依据驱动类型划分的具代表性的线缆式内窥镜诊疗机器人,以及无线药丸式内窥镜系统的研制情况,然后对胃肠诊疗机器人的临床应用进行说明,最后对胃肠内窥镜诊疗微型机器人的存在关键问题和发展前景进行了讨论。     

多微型机器人系统的协调策略的研究

本文在成功研制毫米级全方位微型机器人系统的基础上,对多微型机器人系统中的机 器人协调方法进行探讨研究．结合微型机器人系统的特点,提出了适合于本多微型机器人系 统的集中 分布协调算法,给出了该协商 协调算法的结构．实验证明该协调算法是简单有 效的．     

磁驱动微型机器人的智能控制发展现状

低强度磁场无线驱动的微型机器人可以在狭小空间中运动并完成复杂作业任务,如靶向给药、微操作及环境检测等。本文旨在总结磁驱动微型机器人的智能控制发展现状,主要包括智能控制方法在以下方面的应用：从刚性结构到柔性结构的磁驱动微型机器人,从单一运动模态到多种运动模态的磁驱动微型机器人,从开环控制到闭环控制的磁驱动微型机器人,从单个个体到单个群体再到多个个体的磁驱动微型机器人。最后,展望了磁驱动微型机器人的未来发展方向,包括更大空间的磁驱动装置,更多运动模态的微型机器人,软体结构的医疗微型机器人,微型机器人自主导航和多个磁驱动微型机器人的控制。     

机器人技术在医疗领域中的应用

随着现代科学技术的飞速发展,机器人在医疗领域中的应用越来越广泛.近些年来,由于人们对机器人在医疗领域中应用的兴趣增加得如此迅速,以致很难提供一幅“静止”的图像来描述这一情况。择要地说,从现有的机器人技术出发,在医疗领域中很有发展前途的机器人技术可分为三大类:宏观机器人技术,微型机器人技术以及生物机器人技术。     

日本的微型机器人

在日本,开发微型机器人正在从幻想走向现实.在过去五、六年间,研究和开发这类微型装置已在日本盛行起来.目前微型机器人原型使用的马达要比人的一根头发还细,齿轮甚至更小.有这样一种微型机器人原型,它是小孩玩具的一部分,它的马达只有米粒那么大,它被认为是世界上最小的机器人,其尺寸为1cm×1cm,它具有趋光性.     

集群机器人系统特性评价研究综述

集群机器人系统是群体智能的一个重要应用研究领域, 也是机器人系统未来发展的重要方向之一. 集群机器人系统特性评价是一个极具挑战性的关键技术与理论问题, 对于集群机器人系统的研究与发展具有重要意义. 首先, 给出了对集群机器人系统基本概念的理解, 并且从多种不同角度作出了分类. 其次, 梳理了多个关键的集群机器人系统期望特性; 在此基础上, 分别从评价标准、评价指标体系和评价方法三方面对已有集群机器人系统特性评价研究成果进行了比较全面的评述. 最后, 分析总结了当前集群机器人系统特性评价研究工作的不足, 并对未来发展方向进行了展望.     

基于"细胞分裂现象"的智能微型机器人制作工艺

人类一直在寻找更小更精密的芯片以及仪器,创造出来更多功能的微型机器人,但局限于设备的精密程度不足,而造成微型机器人功能相对单一,制造相对复杂的情况.目前的微型机器人制作复杂,成本较高,基于细胞分裂的现象,研究了一种新型制作微型机器人的模式,通过对机器人程序的设计,以及对材料的合理选择,使得机器人能够自身进行分解,并重组为更小的机器人,使之能成功运行后,再对自身进行上述过程,从而达到更加精密的微型机器人的生产以及应用.     

微小气动机器人移动FSM建模与控制

根据仿生尺蠖运动机理研制了一种用于人体腔道微创诊查的微小机器人系统,该机器人系统由前支撑单元、后支撑单元和具有3个气室的橡胶驱动器三部分组成.根据微型机器人的本体结构分析了机器人的移动控制原理,给出了在一个运动循环周期内机器人移动一个步距的运动状态和控制时序.阐述了有限状态机原理,并基于有限状态机原理建立了该机器人移动...     

足球机器人

机器人足球作为工人智能与机器人技术基础研究的载体,很快得到各国学者的积极响应。东北大学的师生自1997年起在不到两年的时间自行研制出足球机器人的硬件和软件系统。1999年8月东大牛牛队第一个走出国门,前往巴西参加第四届机器人足球世界杯赛,并一举夺得微型机器人足球第五名和标准动作比赛冠军,实现了机器人足球世界杯金牌零的突破,显示出我国在这一高科技领域的研究成果已经达到国际先进水平。     

面向21世纪的智能机器人技术

智能机器人系统是伴随着工业自动化的发展而产生的,其自身的技术突破又为工业领域注入了新的活力.面临二十一世纪,人类在探索宇宙、保护自然环境、促进经济发展和发展医疗保健事业等方面有大量艰巨的工作要做.宇宙飞船在星球上的取样分析操作必须借助于灵活的机械设备.防止污染和节约能源是设计和开发自动化设备应遵循的重要原则,高科技手段的引入可极大地提高生产率,并增强经济效益.在汽车制造等行业中机器人的成功应用已受到人们的普遍称赞,医疗康复机器人则很好地发挥了智能机器人的仿生特点.机器人系统的技术、方法和应用已比较成熟,但智能机器人系统仍在智能信息处理这个关键环节上有待突破,具体包括:(1)高效硬件支撑条件;(2)软件开发工具;(3)与环境信息的交叉作用;(4)应用问题的实时求解.其中硬件技术发展速度很快,如微型机器人的设计和实现与硬件体系结构工艺水平紧密相联系,同时也带动了其它环节的研究和开发工作.     

科学家预测微型机器人将直接进人体

目前世界医学技术领域发展十分迅速，再过20年该领域将出现许多重大发明。但科学家认为，未来最重要的3项医学发明将是：减肥机、智慧尿布和微型机器人。     

国外微型管内机器人的发展

本文首先论述了微型管道机器人的发展背景及与传统管内机器人的区别,然后 对几种典型常规小管径管道机器人和国外几种典型微驱动式管内微型机器人工作原理对比分 析,指出了目前管内微型机器人研究中所面临的主要问题,并对实现微管内机器人 实用化的关键技术及研究发展方向进行了探讨．     

旋翼无人机环境覆盖与探索规划方法综述

随着微型空中机器人技术的迅速发展,利用小型旋翼无人机对目标环境进行自主覆盖与探索成为当前机器人领域的研究热点.鉴于此,首先对机器人环境覆盖规划与探索规划的研究内容进行简要介绍;然后按照覆盖规划、探索规划以及同时覆盖与探索规划3个方面展开综述,详细分析不同方法的基本工作原理、优势以及局限性;最后根据研究现状总结目前研究中...