仿趋磁细菌的微型机器人研究

为了克服现存微型机器人运动灵活性欠佳的缺点,借鉴趋磁细菌的运动方式,设计了一种内外联合调控的仿生微型机器人．该微型机器人的螺旋桨模仿趋磁细菌的鞭毛,主动推进机器人运行;其体内的永磁块模仿趋磁细菌的磁小体链,与体外导向磁场相互作用控制其运动方向．实验研究了体外控制信号对微型机器人运动速度的影响以及导向磁场控制下微型机器人的转向特性．结果表明,该微型机器人可实现运行速度和运行方向的灵活控制,可在非磁性细小管路的探测中发挥重要作用．     

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。     

无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．     

微型旋翼无人机的磁操纵研究

磁操纵是微型无人机领域的一种新型控制方式,通过外界磁场的改变控制无人机的稳定。本文设计了一种磁动力控制微型旋翼飞行器,采用方形Helmholtz线圈产生匀强磁场来控制该飞行器的稳定,采用方形Maxwell线圈产生均匀梯度的磁场来控制飞行器的运动。在此基础上设计了框架式的磁场生成系统,该飞行器在框架之中飞行。经过理论计算及仿真,设计的磁场生成系统可以产生满足要求的磁场控制该飞行器使其稳定,进而沿水平方向运动。     

外磁场驱动医用微型机器人的研究现状与展望

介绍了国内外关于外磁场驱动控制微型机器人的最新研究成果,并对其作业机理进行了分析. 分析表明外磁场无缆驱动控制方法是提高体内医疗微型机器人实用性的有效途径和技术关键．结合我们开发研制的外场驱动微型游动机器人的实际情况,指出了目前无缆外磁场驱动微型机器人存在的问题,并对体内游动型微型医疗机器人实用化的关键技术和发展趋势进行了探讨．     

超磁致伸缩薄膜驱动仿生游动微型机器人

研制了以超磁致伸缩薄膜为驱动器的仿生游动微型机器人，其作业原理是以超磁致伸缩薄膜驱动器为尾鳍，通过改变时变振荡磁场的驱动频率，在超磁致伸缩薄膜的磁机耦合作用下,将时变振荡磁场能转换成驱动器的振动机械能，振动的超磁致伸缩薄膜驱动器再与液体耦合，便产生了机器人的推力．由于超磁致伸缩薄膜为非接触式驱动，因此机器人不需要电缆驱动．基于仿生游动原理，提出一种计算推力的数学模型，以建立的超磁致伸缩薄膜受迫振动模型的前三阶谐振频率模态为尾鳍的摆动，对振动薄膜产生的推力进行了计算．实验验证了理论分析的正确性，表明仿生游动微型机器人的方案切实可行．     

趋磁细菌动力学分析及细菌机器人的构建

利用具有磁场响应特性的趋磁细菌构建了一种趋磁细菌微机器人系统.首先建立了趋磁细菌MO-1的动力学模型,仿真分析了趋磁细菌在不同磁场条件下的运动特性,结果与实验结果吻合.然后,利用兔抗MO-1多克隆抗体与MO-1细胞反应,构建趋磁细菌MO-1机器人,其可借助抗体Fc段的亲和特性与金黄色葡萄球菌连接.通过搭建的磁场控制系统,在微流控芯片中实现了趋磁细菌机器人对金黄色葡萄球菌的捕获与分离.研究结果显示,构建的趋磁细菌机器人系统可以有效实现对特异细菌的分离,在医学检测分析方面将发挥重要的作用.     

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。     

电磁诱导农用喷雾机器人路径导航系统的设计与实现

针对温室内农药喷洒作业自动化的需求，设计了一种电磁诱导式农用喷雾机器人路径导航系统．采用数字波形合成技术设计实现了基于ARM7单片机的信号发生器系统．研制了机器人位置检测传感器和以霍尔芯片为核心的磁标志检测传感器．利用信号发生器和传感器成功实现了喷雾机器人的导航控制．     

毫米级潜艇形机器人在低雷诺数液体中的3D运动及微操作方法研究

为模拟机器人在人体环境中的3D运动及微操作,提出了毫米级潜艇形机器人在低雷诺数液体中保持水平姿态实现3D运动及执行微操作的方法．首先,设计并加工了潜艇形机器人以及4线圈磁驱动系统,通过COMSOL软件对磁场系统进行了有限元仿真．然后,对机器人在低雷诺数液体环境中的受力情况进行了分析,建立了机器人运动模型并研究了其多种运动模式．机器人在低雷诺数液体中可以保持水平姿态沿设定路线运动,包括垂直上升、对角上升、直角运动、螺旋上升等3D运动,最大运动速度为1.2 mm/s．通过设计的无线能量传输系统将电能引入到小尺度空间,机器人可通过无线电能驱动其前端的夹持器执行夹取、搬运、释放等微操作．     

MEMS加速度传感器在微型特种机器人中的应用

提出一种基于MEMS加速度传感器LIS3LV02DL的特种机器人姿态测控和环境感知方案。阐述了系统硬件组成,分析了传感器姿态测控方法和环境感知原理。为提高加速度传感器工作精度,设计了一种加速度传感器校正方法。试验结果表明：该加速度传感器能较好地感知机器人运动的姿态与方向,并实现机器人着陆姿态调整和外部环境振动信息的监测。     

基于虚拟仪器的卫星磁测试系统设计

根据卫星剩磁测试及磁矩计算的需求,开发了一种基于虚拟仪器的磁测试系统。该系统利用NI PXI硬件平台,通过数字万用表和开关模块的配合,完成对磁通门传感器信号的采集,相对于并行采集可极大减少实际的通道数,降低硬件成本。在LabVIEW平台下开发了测控软件,实现测试过程控制、磁矩计算及数据分析。该测试系统可用于对卫星、单机等航天器进行剩磁测试,为航天器的轨道控制设计提供重要依据,具有可靠性高、使用方便灵活、开发周期短等优点。     

用于磁轴承位移检测的数字式电涡流位移传感器设计与实验研究

磁轴承是磁悬浮飞轮、磁悬浮控制力矩陀螺的核心部件,在空间应用中的体积、重量、功耗等都有严格要求.现有的用于磁轴承位移检测的非接触式传感器输出大多是模拟信号,每个检测点都需要单独的信号线进行传输.这导致系统的体积、重量、复杂度增加,可靠性降低,抗干扰能力减弱.针对这一问题,提出了一种数字式电涡流位移传感器,它根据调频式的...     

差动变压器内部磁场测试系统的研究

介绍了一种磁场测试系统,通过在差动变压器的绕组骨架上嵌入霍尔传感器,构建以霍尔传感器,信号调理电路,PCI-1711数据采集卡和虚拟仪器开发软件LabVIEW为主体的数据采集系统。该系统通过对霍尔传感器输出信号的实际采集和信号处理,得到差动变压器铁芯的径向磁场分布。针对差动变压器的参数使用Magnet软件建立了仿真模型,并仿真差动电压器磁场分布,从而验证该测量方法是可行的,测量结果是正确的。     

基于漏磁检测的钢管探伤监控系统设计

针对钢管漏磁检测的特殊性,设计开发了一种带有干扰滤波的探伤监控系统,采用信号接收模块配合多串口卡,开辟了多个内存缓冲区,将数据进行多线程并行分析处理,极大地提高了数据处理的速度和检测的实时性。采用均值平移小波阈值去噪法对漏磁检测信号进行降噪处理,有效降低了测量噪音等干扰因素的影响,并消除伪吉布斯现象。软件部分利用 Visual Studio C＃进行开发,可以实现无人值守条件下的全自动流水线检测控制、自动钢管缺陷判断、报警和分析处理等功能。系统具有高的实用性和可靠性。     

一种自动磁天平系统研制

为了满足我国高新技术领域,尤其是航空航天及航海事业的大力发展对各种磁性材料性能及检测要求,针对当前手动方式测量的磁天平带来的人为测量误差及工作效率低等问题,设计了一种自动磁天平系统。介绍了系统电磁铁设计、电控平移台设计、位移测量装置设计、测控系统设计以及达到的主要技术指标。应用结果表明,系统运行稳定可靠,测量精度、测量效率高,操作方便快捷,可以满足高新技术领域科研、生产等过程中磁天平测量的要求。     

Development of a permanent magnet type micro-robot actuated by external electromagnetic system

A novel and simple electromagnetic actuation (EMA) system having a permanent magnet (PM) type micro-robot and external coil pairs is proposed. The micro-robot is composed of PM and the newly proposed EMA system consists of only two coil pairs arranged along x- and y-axis, respectively, allowing different current intensity into each coil to derive torque and thrust force on the horizontal plane. Magnetic fields generated by the EMA system are analyzed through the finite element analysis and numerical results are compared with the theoretical analysis to verify the feasibility of the proposed system. A prototype system is manufactured and its performance is verified by comparison of magnetic flux values.     

ASKAP射电天文望远镜伺服控制系统设计

射电天文望远镜是天文观测和研究的重要设备,澳大利亚平方公里阵探路者（ASKAP）射电天文望远镜是国际天文界正在兴建的新一代射电天文望远镜,针对ASKAP望远镜的观测的需求,设计并测试了一套新的望远镜控制系统,这包括系统硬件设计,控制回路设计,系统软件实现,控制系统电磁电磁屏蔽设计。控制系统设计完成后经过调试,测试结果表明该系统满足望远镜的功能和指标要求。     

一种可扩展式磁传感器阵列及应用

介绍了一种基于UGN3503U线性霍尔传感器的磁传感器阵列,其测量区域可根据具体需要进行扩展,测量灵敏度及其外特性与UGN3503U基本一致。在将其制成传感模块的情况下,可以广泛用于在役长输管道、油罐等大型设备的漏磁探伤,由于测量面积和分辨力的提高,可以极大地减少信号处理通道数目,降低测量装置的复杂性,并提高测量系统的可靠性。