中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027
为了实现微机器人的快速批量制造，提出一种飞秒贝塞尔光束叠加干涉方法生成带侧瓣的环形光场，并结合动态全息加工术实现了中空螺旋微机器人的高效制造。对根据贝塞尔传输函数生成的贝塞尔全息图进行叠加，并对产生的光场进行仿真和实验测量。利用叠加的全息图加工得到具有不同侧瓣数目（2~4）的环形结构，分析了两种不同参数对侧瓣宽度和圆环直径的影响。通过引入动态全息加工方法，实现了中空双螺旋微机器人的高效快速加工，微机器人宽为25 µm、长度为100 µm。最后，利用旋转磁场驱动微机器人在微流体环境实现运动。实验表明，加工单个微机器人仅需6 s，旋转磁场下微机器人在7 s内沿直线前进400 µm。该动态全息方法能够快速制备出中空双螺旋微机器人并实现无线磁驱动，为批量制造具有运载能力的磁驱微机器人提供了一种新的途径。
激光加工 飞秒激光 贝塞尔光束叠加干涉 动态全息加工 中空双螺旋微机器人 laser fabrication femtosecond laser Bessel beam superposition interference dynamic holographic processing hollow double helix microrobot
1 上海电力学院 电气工程学院， 上海 200090
2 上海交通大学 微纳科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海 200240
对平面内微机器人集群短距离相对定位问题进行了研究，针对微机器人尺寸小的特点，利用红外发送器、红外接收器和磁阻传感器相配合的方法实现了微型机器人集群的相对定位，分析了该相对定位方法的误差来源。仿真计算和实验结果证明了上述方法的可行性。提出的相对定位方法具有精度高、无积累误差、分布式、快速和可扩展等优点。
微机器人 相对定位 红外通信 电磁微马达 集群机器人 microrobot relative localization infrared communication electromagnetic micromotor cluster robots
上海交通大学 电子信息与电气工程学院, 上海 200240
对多障碍物环境下微机器人集群运动的控制问题进行了研究。结合微机器人尺寸小的特点, 采用低功耗的红外传感器感知外界环境。设定机器人的安全区域, 根据机器人运动过程中避障和路径规划所要满足的边界条件, 提出了基于人工蜂群问题优化的路径规划控制模型, 实现了微机器人的避障和路径规划。仿真结果验证了该控制方法的有效性。
微机器人集群 多障碍物环境 红外传感器 运动控制 multi-robots system obstacles environment infrared sensors motion control
上海交通大学 微纳科学技术研究院 薄膜与微细技术教育部重点实验室，上海 200240
对多障碍物环境下微机器人集群自主通信转接的控制问题进行了研究。结合微机器人尺寸小的特点，采用低功耗的红外通信方式，利用载波侦听多路访问技术实现了多移动微机器人间的红外通信。在红外通信的基础上，建立了基于弹簧阻尼系统的自主通信转接控制模型，设计了相应的控制器以实现微机器人的运动控制，进而实现微机器人集群的自主通信转接。仿真结果验证了该控制方法的有效性。
微机器人集群 多障碍物环境 通信转接 红外通信 microrobot cluster obstacle environment communication relay infrared communication
上海交通大学 电子信息与电气工程学院 仪器科学与技术系，上海 200240
提出一种适用于肠道微机器人的柔性运动系统来提高肠道机器人微创诊断的主动运动能力。柔性运动系统采用尺蠖型运动方式，由柔性运动机构和柔性驱动机构组成。柔性运动机构包括径向气囊软足和轴向伸缩推杆，并用万向节连接微机器人前后腔体从而提高运动柔性；柔性驱动机构利用尼龙线绳牵引波纹管泵驱动气囊软足和伸缩推杆激励微机器人伸缩。微机器人样机直径为12.2 mm，长度为78 mm，质量为14.8 g，最大径向钳位外径为20.2 mm，最大轴向行程为16.4 mm。实验结果表明，柔性驱动机构可以为波纹管泵和伸缩推杆分别提供最大为067 N和065 N的驱动力；微机器人样机能够在不同倾斜角度的刚性有机玻璃管中运动，在水平和竖直管道中的平均运行速度为0.38 mm/s和025 mm/s；能通过最小曲率半径为49.3 mm的塑料软管，在离体肠道中也能实现有效运动。本柔性运动系统为肠道微机器人提供了一种安全有效的自主运动方案。
肠道微机器人 柔性运动 软线牵引 胃肠道诊断 gastrointestinal microrobot flexible locomotion flexible wire traction gastrointestinal diagnosis
1 燕山大学 信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 上海交通大学 微纳科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海 200240
介绍了一种毫米级全方位微机器人,设计用于微型工厂中的微装配操作。采用外部计算机视觉系统进行监控,先利用CCD摄像头捕捉微型机器人顶部及夹钳上的特征标志,再通过设计的视觉处理方法,实现了对微机器人的高精度识别和定位。在利用计算机视觉进行反馈控制的基础上,采用了对装配平台进行分区、快速前进与高精度步进相结合的运动控制策略,实现高精度的微装配任务。实验验证了以上方法和策略的有效性。
微装配 移动微机器人 识别 定位 运动控制 microassembly mobile microrobot recognition localization motion control
1 燕山大学 信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 上海交通大学 微纳科学技术研究院 薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海 200030
研究了用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,重点分析了影响其运动精度的结构设计与控制方法。指出了结构设计的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等;控制方法主要涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。提出了对工作区域进行分区的路径规划控制方法,解决了微机器人直线运动的非线性问题。针对电磁微马达的结构特点,提出了矢量合成、力矩自平衡等特殊的控制方法和思想,将微机器人步进运动精度较常规控制方法提高了3倍。实验结果表明,微机器人能够准确运动到微装配目标区域,运动精度达到0.07 mm/step,基本满足微装配的应用要求。
移动微机器人 微装配 微马达 运动精度 mobile microrobot microassembly micromotor movement precision
1 南京航空航天大学,工程中心,江苏,南京,210016
2 南京航空航天大学,能源与动力学院,江苏,南京,210016
3 扬州大学,机电学院,江苏,扬州,225000
4 东南大学,机械系,江苏,南京,210096
复合型柔性铰链是目前在精密机械中广泛应用的一种新型铰链形式,可作为全柔性和部分柔性机构,应用于存储释放能量以及高频振动等场合.本文概括了复合型柔性铰链的特点,对直梁型、圆弧型和复合型柔性铰链作了分析比较,并采用自由度计算公式,对刚性机构、基于复合型柔性铰链的部分柔性机构和全柔性机构进行了自由度分析,以探讨它们的机构能力和可控性.最后介绍了复合型柔性铰链在微机器人的应用,包括仿生扑翼机构的研制和实验.
新型柔性铰链 复合型柔性铰链机构 自由度 微机器人
广州广东工业大学,自动化学院,广东,广州,510090
泳动微机器人是采用微驱动器致动,模仿水生动物游泳的方式推进的新型微机器人.在深入分析了水中生存的鞭毛类生物和鱼类的身体特征以及它们推进机理的基础上,系统总结了水生动物运动机理对泳动微机器人设计与研究的借鉴和启发作用,为微机器人实现良好泳动奠定基础.
泳动 微机器人 水生动物 推进机理
哈尔滨工业大学,机器人研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人.将微型机器人的研究方向与内容进行总结,介绍管内移动微型机器人的国内外研究发展现状,讨论管内移动微型机器人的研究内容与方向.
微机器人 管内移动 内窥镜
