基于直线超声电机的细胞微操作手结构设计

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、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。

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图表清单

注释表

第一章绪论

1.1 引言

1.2 微操作手的发展现状

1.3 本课题的研究意义、目标及主要内容

第二章微操作手结构设计及静力学分析

2.1 引言

2.2 柔性铰链的发展

2.3 微操作手的结构设计

2.4微操作手的静力学计算

2.5 本章小结

第三章基于ADAMS的微操作手刚柔耦合模型

3.1 引言

3.2 ADAMS建立动力学模型的步骤

3.3 微操作手刚柔混合建模

3.4 微操作手柔性铰链的建模

3.5微操作手ADAMS动力学分析模型的建立

第四章基于ADAMS的细胞微操作手动力学仿真分析

4.1引言

4.2 ADAMS仿真分析和后处理模块

4.3 微操作手的运动学仿真分析

4.4 微操作手动力学仿真分析

4.5本章小结

第五章直线超声电机的机械漂移现象

5.1 引言

5.2 直线超声电机运动平台机械漂移现象

5.3 直线超声电机机械漂移的实验研究

5.4 直线超声电机机械漂移机理的初步猜想

5.5 直线超声电机漂移的解决方案

5.6 本章小结

第六章总结与展望

6.1 本文的主要工作

6.2 进一步研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文