基于直线超声电机的细胞微操作手结构设计

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1、中图分类号：TH122论文编号：102870113-S119UDC：080203硕士学位论文基于直线超声电机的细胞微操作手结构设计研究生姓名沙金学科、专业机械设计及理论研究方向压电作动器的设计和应用指导教师姚志远教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStructuralDesignofMicro-HandBasedontheUltrasonic-Lin

2、ear-MotorAThesisinMechanicalDesignandTheorybyShaJinAdvisedbyProf.YaoZhiyuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而

3、使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：_________日期：_________南京航空航天大学硕士学位论文摘要在生物医学工程领域，基因工程、动植物克隆、染色体分析和人工受精均是以细胞为研究对象。为了实现对几微米的细胞进行抓取、翻转、穿刺、注射、切割和细胞核去除等操作，需要能够对细胞进行上述操作的机器手（又称为微操作手）。微操作手是宏观结构上机电系统，但是，它以微、纳米结构为操作对象，属于微、

4、纳制造科学和技术的研究范围。本项研究以超声电机为驱动元件，设计用于细胞抓取、翻转、穿刺和注射的微操作手。研究有助于推动我国生物医学工程以及微、纳制造科学和技术的发展，具有重要的理论和应用价值。本文设计了一种的基于直线型超声电机的四自由度二指微操作手，提出了一种通过柔性铰链连接的并联机构。并对所设计的微操作手进行静力学分析，获得了微操作手指针的静力学位置解。通过Pro/E和ANSYS的联合建模，建立了微操作手的ADAMS动力学分析模型，并进行了动力学仿真分析。另外，本文在驱动技术领域将直线超声电机应用于微操作手，并从实验角度研究了直线超声电机的机械

5、漂移现象，对提高微操作手的微操作手手爪的稳定性以及定位精度有重要作用。关键词：微操作手，柔性铰链，刚柔混合体，ADAMS动力学仿真，机械漂移本文工作得到国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（资助号：2011CB707602）国家自然科学基金项目（资助号：50975136，51275229）。本学位论文在机械结构力学及控制国家重点实验室（南航）完成。I基于柔性铰链设计的直线超声电机运动平台动力学研究ABSTRACTInthefieldofbiomedicalengineering，geneticengineering，clonetechnol

6、ogy，chromosomeanalysisandartificialinsemination，thecellallbetheimportantobjecttobestudy.Inourstudy,wewouldgrab，turn，puncture，injectandcutthecell，sothemicro-manipulationisjustneededforthoseprocessing.Micro-manipulationisakindofelectromechanicalsysteminmacroview,butitcanmanipul

7、atethemicro-nanostructure,belongtothemicro-nanomanufacturingtechnology.Thispaperusethelinearultrasonicmotorfordriving，havedesignedamicro-manipulationsystemforcellgarbing，truing，puncture，injectionandcutting.Theresearchwouldpromotethedevelopmentofbiomedicalengineeringandmicro-n

8、anomanufacturingtechnologyofourcountry,andissignificantfortheoryanda