令人瞩目的微型机器人

微型机械精益求精 科学家们预测,人类进入21世纪后,世界上将会活跃着大量的微型机器人。微型技术前程远大,机器人组件将进一步缩小,出现在现代人面前的将不再是小型机件,而是微型乃至于毫微型机件。     

微型机器人的发展动向

自工业机器人问世以来,其种类日益繁多、性能不断改进、工作领域也在继续扩大.从深海到宇宙空间,在各种人体所不能承受的极限环境条件下都能找到机器人的应用。目前,机器人又开始进入一个新的发展领域:巨型系统(如全自主控制的高人工智能无人航天站)和微型系统.本文只涉及近年来国际上微型系统的发展动向。     

微型管道机器人

前言 微型机器人是结构尺寸微小、器件精密,可进行微细操作的机器人。微型机器人是80年代末开始发展,现已成为国际上科技界一个热点的微电子机械系统(MEMS)研究开发的重要分支。它有着广泛的应用前景和社会需求。诸如信息技术中的控制系统和信息处理系统的微型智能机器人;用于操作血球、细胞的微机器人;医疗上用于诊断、注药、切除和修补的微型机器人等正在进行研究当中。对于那些人类无法进入的危险区域,如航天飞机,导弹、核动力工厂和石油化工厂的大量管道的     

微型机器鼠

娱乐机器人是机器人行业的一个重要分支.它不仅可以供人们观赏、而且也能体现出技术水平的高低,因此受到机器人领域的普遍重视.现已有多种不同类型的娱乐机器人问世,如模特机器人、跳舞机器人,打乒乓球机器人,滑雪机器人、滑水机器人等等,微型机器鼠也是娱乐家族中的一员.     

未来的微型机器人

微型机械的基本定义包括3个方面:1至10毫米为小型机械,10微米至1毫米为微型机械,10纳米至10微米为超微型机械.它的体积可以缩小到微米级甚至亚微米级,重量轻至纳克,加工精度为微米级或纳米级.微型机械之所以倍受青睐,在于它体积小,受热膨胀、噪声和挠曲等因素的影响极小,性能无多大变化,能够维持稳定的工作.     

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．     

微型机器人足球赛无线通信研究

微型机器人足球大赛中,保证和提高机器人之间的通信能力是一项关键技术问题。通过无线通信方式,借助外部主计算机或工作站处理传感器信息成为一种可行方案。本文以微型轮式机器人为试验平台,研究微型机器人的无线通信实现问题。     

微型仿生四足机器人的研究

介绍了一种微型仿生四足机器人,对其机械结构和运动方式进行了理论分析和软件仿真,并制作了机器人样机,其长度41 mm,宽度49 mm,高度29 mm.利用两套平面连杆机构的有效组合,模拟了足式运动的抬腿、前跨、后拉等动作,通过可旋转式的机身实现机器人的转向,以微型电机配合微型齿轮减速器作为机器人驱动源.     

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．     

微型腿式胶囊机器人的设计与分析

针对目前主动式胶囊机器人存在的安全性和有效性问题,提出了一种基于伸缩和平移机构的腿式胶囊机器人.其中,伸缩机构采用微型连杆结构,平移结构采用丝杠-螺母结构.在空间位置、速度和输出力等约束条件下,对这两套驱动机构进行建模和分析,实现尺寸参数和电动机工作参数的优化.经过优化,伸展速度的范围为16.8 mm/s~34.2 mm/s,伸展力的范围为2.45 N~0.44 N,伸展效率的范围为92.8%~34.0%;而平移速度、平移推力和平移效率则基本保持恒定,分别为50 mm/min、4.20 N和50%.胶囊机器人驱动单元的长度和外径分别为33 mm和16 mm.最后,在离体猪结肠内测试该腿式胶囊平移机构机器人的性能,结果表明它可实现有效、安全的伸缩与平移运动,其平均速度可达25 mm/min.     

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。     

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.     

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.     

微型机器人视觉系统的实现

利用Ф2mm电磁型微马达作为执行器设计制作了一外形尺寸为 5mm× 6mm的微型机器人小车 ,附设了粗细两级CCD摄像头来实现机器人视觉。为了满足机器人实时控制的要求 ,采用简单实用的机器人运动参数粗略提取方法 ,实现了机器人当前位置、运动速度和方向以及运动加速度等参数的实时提取。当机器人到达目的地来实现微器件精密定位时 ,采用亚像元定位的方法来实现微操作端位置参数的精确提取。模板匹配技术在微型机器人系统中的灵活运用解决了系统参数提取的实时性问题 ,实现了机器人视觉     

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。