微机器人关键技术及应用

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1、《机床与液压》$##$,36,"·!·!"!!!!"!#微机器人关键技术及应用"!综!述!与评!论!!"杨志欣，孙宝元，董维杰，崔玉国（大连理工大学机械工程学院，大连!!"#$%）摘要：微机器人是微机电系统（&’&(）的重要分支，是微机电系统发展的高级形式。本文阐述了微机器人的关键技术；从微机器人关键技术这个新角度介绍了它的应用；最后指出了微机器人发展中尚待解决的问题，并对其发展提出了若干建议。关键词：微机器人；微执行器技术；检测技术；能源供给；控制技术中图分类号：)*$+$,"文献标识码：-文章编号：!##!.%//!（$##$）".##%.+!引言的光.热转换方式；照射激光束以施加

2、光压力的光.微机器人是在微细加工技术和微型机械电子产品压驱动方式；照射紫外线利用光致现象的光.变位转基础上迅速发展起来的一个多学科交叉的前沿研究领换方式。"电磁供应方式，例如：使机器人处于磁场域，是微机电系统（&’&(）的重要分支，是微机电系中，利用磁致伸缩效应使其运动。#超声波，例如：统发展的高级形式。目前，国内外对微机器人的研究利用“辐射压”以超声波进行非接触操作或产生推动都很重视，各种微机器人的研究成果不断涌现，它已力。$机械振动，例如：在振动场放置弹性体，利用成为举世瞩目的重大科技发展方向［!］.［$］。共振现象有选择地供能和传送控制信号。%其他方式，"微机器人的关键技术如由外

3、部施加温度变化，利用热电效应的方式，再如微机器人系统一般由以下四部分组成：（!）微执利用234（脱氧核糖核酸）的结构特性为微机器人提行器，（$）微传感器，（%）微能源，（+）控制系统，供动力等等。与此对应的微执行器技术、检测技术、能源供给和控（+）控制技术制技术就是微机器人的关键技术。微机器人的控制关键是在微小尺寸水平上的集成，当然将以上四部分集成在一起是微机器人发展的即集成的机载控制器。目前这个技术还没有很好地解趋势，目前国内外的研究大多还没达到这一步，许多决，有待计算机和部分外设集成技术的突破［+］。现在是分离的组件构成一个广义的机器人系统。大多数微机器人还是控制器与其余部分相分离

4、，通过（!）微执行器技术在微机器人中采用视觉伺服等技术，提高控制器的控微执行器的研究，一直是微机械发展的关键，并制性能和自主能力。目前的重要问题是如何提高图像在一定程度上标志着一个国家微机械发展水平［%］。相处理的速度，神经网络、人工智能的引入将有助于解比微传感器，实用化的微执行器还很少。微执行器大决这一问题。另外，先进的控制策略，如路径规划，多还处在发展阶段，存在设计、控制、精度、环境影控制器参数的在线优化等的研究也将使微机器人的智响等重要问题。能水平得到进一步的提高。（$）检测技术微机器人是一个系统，只有微传感器、微执行器、在微机器人上配备传感器后可以检测微机器人的微能源和控制等技

5、术的研究较为成熟，微机器人的研运动参数及环境参数，并存储和传递检测到的信号。究才有可能取得突破。作为机器人的感觉器官，传感器须具备拾取信息、传#微机器人的应用递信息的功能，同时还须满足尺寸小、分辨率高、稳目前人们对微机器人的研究各有侧重，下面我们定性和可靠性好、时间响应快等特点［+］。从微机器人关键技术这个新角度来介绍它的应用。微机器人常用的传感器有视频探测器、涡流传感（!）微执行器技术器、激光干涉仪、加速度传感器等等。如果按微机器人中执行器的驱动方式分类，微机（%）能源供给器人可分为：压电驱动、形状记忆合金（(&4）驱动、微机器人的能量供应方式可分为有缆和无缆，无气压驱动、静电驱动、

6、电磁驱动、热膨胀驱动、光驱缆是微机器人发展的未来趋势。其中无缆又可分为内动、超声波驱动等等。部供应型和外部供应型两种［0］［"］［1］。!压电微执行器。日本2’3(5公司研制出压电驱内部供应的能量大多是电能，一般采用电池和电动的、用于细小工业管道的自动化检测微小机器人［/］。容器供能。电池输出功率的连续性好，但是很难小型该机器人主要由四部分组成：两个弹性支撑腿、一个化。外部供应型大致有以下几种：!光供应方式，该移动机构、两个涡流传感器和一个散热器。移动机构方式用光作能源，例如：将光转换成热以产生驱动力由叠堆式压电元件、惯性块和弹性支撑腿组成。它以万方数据#基金项目：国家自然科学基金（"

7、711+#$#）及博士点基金（7/#!+!#"）资助项目·!·《机床与液压》&’’&#<>#-逆压电效应为基础，根据惯性冲击原理设计而成，运日本<=$@A@机械工程实验室研制了一种两腿机器动示意图如图!。合理配置本体和惯性块的质量，选人［!&］，它的腿是由压电双晶片执行器构成，机器人通用适当频率，适当幅值的锯齿波电压作用于压电陶瓷，过振动一条腿，并选择性地利用腿与地面间的摩擦来就能使机器人在管道内前后移动。样机尺寸为!"#"$$前进的，机器人背