微型机器人

摘要： 近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所智能仿生中心团队在微型机器人研究中取得进展,针对相同磁场下多个磁驱动软体微型机器人接收相同磁场而难以独立控制的问题,团队提出一种完全解耦的多磁驱动软体微型机器人独立控制策略,首次实现4个磁性软体微型机器人的独立位置控制和3个磁性软体微型机器人的独立路径跟随控制。多个微型机器人可协同执行复杂的任务,从而增加系统冗余度和扩展性,提高任务执行效率。然而独立控制多个由外界磁场驱动的微型机器人具有挑战,因为全局磁场中的多个微型机器人受到的磁场信号是相同的,难以实现选择性地独立驱动多个微型机器人中的某一个。

摘要： 为了满足微型机器人应用的多样化需求并提升其可操作性,提出了一种小型化、模块化的双轴电磁作动器(EMA)。首先,研究了所提EMA的设计结构和工作原理。然后,对EMA进行了有限元分析,并研究了产生的力矩和旋转角对其性能的影响。其次,使用两个EMA来生成一个微型四自由度串联机器人。最后,在正逆运动学之后采用开环控制器,并结合图像处理技术对机器人性能进行了测试。研究结果表明:该EMA在仿真时实现了100 mN·m的力矩,且在实测时实现了80 mN·m的力矩。此外,该EMA可以实现10°(≈0.2 rad)的旋转。机器人末端执行器能够以适度的误差跟踪预定的圆形轨迹,验证了其可靠性。该EMA具有重量轻、体积小、可操作性强等优点,通过多个模块连接能够满足多种应用需求。

摘要： 微型伸缩机器人主要用于体内的检测和治疗,与内窥镜的检测方式相比大大减轻了患者的不适感。针对微型伸缩机器人的仿尺蠖运动方式,对其临界步距进行研究,分析临界步距对机器人运动效率产生的影响。通过分析速度与临界步距之间的关系,可根据机器人工作环境的具体情况改变行进速度,以达到更高的运动效率。

摘要： 现今许多工业场合仍需工人前往高空或地底等危险场合作业。许多如管道、汽轮机叶片等狭小场合人类无法到达,只能通过拆解等耗费大量人力、物力、财力的方式进行检修,由此设计一款基于树莓派控制的微型磁吸附爬壁检测机器人,通过钕磁铁吸附于金属表面,通过自动化控制,进入特定场合,进行爬跃运动并进行检测。通过实际测试,该机器人可同时具有微型体积、可编程性、吸附能力、爬跃能力和检测能力。

摘要： 日本北海道大学理学院科学家成功开发出世界上第一个利用集群策略工作的微型机器人,首次证明分子机器人能够通过采用集群策略完成货物递送,运输效率是单个机器人的5倍。这一发现4月20日发表在《科学·机器人》杂志上。群体机器人学是一门新学科,其灵感来自于生物体的合作行为,它专注于机器人的制造及其在群体中完成复杂的任务的应用。

摘要： 为实现对汽轮机叶片进行自动化磁粉探伤裂痕检测的工作,设计一种基于树莓派的裂痕检测微型机器人控制系统。该系统采用树莓派ZeroW作为微处理器,搭载硬件模块实现裂痕检测功能。机器人内部与前端搭载摄像头,实现汽轮机叶片裂痕图像的采集与视频监控定位导航。上位机与下位机之间通过TCP协议实现远程控制与图像传输,使得机器人可以远程进行磁粉探伤裂痕检测工作。经试验验证,该控制系统运行稳定,采集的裂痕图像清晰准确,图像传输效果良好,在汽轮机叶片裂痕无人检测方面具有一定的实用性。

摘要： 考虑微型机器人各子系统之间可靠度的协调性和传统机械系统可靠性分配的局限性问题,提出一种新组合赋权方法。该方法通过属性层次法和标准离差法分别计算主观、客观权重值,引入矩估计理论,建立主客观权重的最小偏差函数,从而获得可靠性分配最优组合权重值。实例表明,与传统机械可靠性分配方法相比,引入矩估计理论的新组合赋权方法能克服传统分配的不合理问题,避免微型机器人各子系统出现可靠性"薄弱"和"局部过剩"的情况,结果也验证了该方法的有效。

摘要： 1959年,诺贝尔奖得主、理论物理学家理查德·费曼最早提出了纳米技术,他曾设想未来纳米级微型机器人将会用于治疗人体疾病。1966年,科幻电影《奇妙旅程》(Fantastic Voyage)讲述了5名美国医生被缩小至微米尺度,进入病人体内实施血管手术进行治疗的故事。费曼的设想和科幻电影都寄托了人类将微纳米机器人技术用于人类疾病诊断和治疗的迫切渴望。

摘要： 据报道,美国西北大学工程师开发出有史以来最小的遥控步行机器人,它以一种小巧可爱的螃蟹形式出现。这只微型螃蟹只有0.5 mm宽,可弯曲、扭曲、爬行、行走和转身甚至跳跃。研究人员还开发了形似尺蠖、蟋蟀和甲虫的毫米级机器人。领导实验工作的约翰·罗杰斯说,机器人学是一个令人兴奋的研究领域,微型机器人的发展更是学术探索的一个有趣话题。研究人员表示,新技术能够实现多种受控运动方式,并且可以每秒一半身长的平均速度行走。

摘要： 美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的工程师团队开发了一种可一步构建机器人的新设计策略和3D打印技术。这项研究进展发表在《科学》杂志上,展现了各种能够行走、机动和跳跃的微型机器人的构造。此次打印的超材料由包含感觉、移动和结构元素的内部网络组成,可按照程序设置自行移动。由于移动和传感的内部网络已就位,唯一需要的外部组件就是为机器人供电的小电池。而新方法的关键是压电超材料的设计和印刷,压电超材料是一种复杂的晶格材料,可响应电场改变形状和移动,或基于物理力而产生电荷。

摘要： 电脑鼠是使用嵌入式微控制器、传感器和机电运动部件构成的一种智能行走装置,即微型机器人.通过搜索导航算法,电脑鼠可以实现自动记忆和选择路径,快速地达到所设定的目的地.本文以IEEE国际电脑鼠走迷宫大赛为背景,针对智能行走机器人的路径规划及目标导航问题,提出了一种高效实用的导航算法,实现了针对微型机器人的最短路径导航.基于IAR开发平台,通过C语言将该算法实现.实验验证了算法的有效性和优越性.

摘要： 利用直径Φ2mm的微型马达作为执行器,研制了一种外形尺寸为8mm×6mm×6mm微型机器人.通过对包容结构的扩展,提出一合理的控制结构应用于微型机器人.该控制结构将规划控制和行为控制相结合,利用它们各自的特点来构造微型机器人控制系统.该控制系统既有存储、记忆功能,又能对外部环境的刺激快速响应,同时具有一定的容错能力和柔性.仿真和实验表明该混合控制方法对微型机器人系统很有效.

摘要： 介绍了一个基于压电陶瓷驱动的多节蛇型游动腹腔手术微型机器人,其特点是响应速度快,运动精度高,作用力与动作范围大,每一节均可实现两个自由度方向上±60°范围内迅捷而灵活的动作.对设计中的两个关键问题进行了叙述;压电陶瓷微位移驱动器的设计及移动机制;特殊的机器人关节设计,并给出了系统仿真结果.

摘要： 采用单昌片型压电悬臂梁制作了一种双悬臂梁结构的微型夹持器,用作毫米级微型机器人的微操作手.该微夹持器整体尺寸为15mm×2mm×2mm,重量为100mg.在分析该悬臂梁操作原理的基础上,选用PbNiNb-PbZrO-PbTiO三元系压电陶瓷准同型相界的配方作为悬臂梁压电驱动材料,这种压电陶瓷具有高压电常数(d)和机电耦合系数(K).进一步研究了压电微夹持器的操作特性.结果表明:50V电场下,其最大张口距离可以达到40μm,最大夹持力为25.7×10N.

摘要： 提出了一种微型机器人模型.笔者首先对该机器人模型进行了动力学分析,在此基础上提出了该微型机器人游动机构的控制理论,并对该系统进行了仿真.

摘要： 本文介绍了一种新型的微型机器人系统的设计与实现,该机器人系统利用了直径仅2mm的电磁型微马达作为驱动器,制作了一外形尺寸为5mm×6mm的微型机器人小车.利用该Φ2mm微马达作为同步电机的特性来实现机器人的快速移动,同时该马达也可作为步进电机来使用,这样就可以满足微型小车实现单步定位的要求.为了实现对小车状态参数的实时采集,该系统利用图象采集系统来实现了机器人视觉.为了把该微型机器人用于微型器件的装配实验研究,系统附设了一精密移动工作台来实现高精度定位,采用了两支压电陶瓷作为执行器来实现工作台X—Y方向的精密移动.

摘要： 在微型机器人的运动范围内识别机器人精确的位置信息是实现对微型机器人运动控制的基本前提,是比较微型机器人在不同应用环境所规划的行为的需求,是研究机器人的运动在仿真条件和实际环境中差异的基础.微型机器人的微小尺寸使得传感器难以安装在自身上.本文针对微型机器人在微型工厂中应用,应用图像捕捉卡设计了微型机器人实时识别跟踪系统.通过CCD摄像头捕捉微型机器人顶部的特征点的位置,实现对微型机器人位置的实时识别跟踪.

摘要： 利用Φ2mm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,采用亚象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.

摘要： 微纤毛感受器是一种普遍存在于动物世界的机械刺激感知系统。这些微纤毛感受器的直径范围从纳米尺寸到几个微米，长度从20μm到1500μm不等，从而可以感知不同的特定频率的振动、力、速度和加速度。本文从这一生物微纤毛感知机制的启示出发，以三维微纳操控技术为基础，通过对PVDF粘弹性溶液进行单轴拉伸，实现在指定位置制备定向的具有压电特性的微纳纤维，从而制备人工微纤毛感受器（纤毛传感器）。这一人工微纤毛感受器可作为微型机器人的感知元件，为微型机器人提供外部环境信息感知能力。

摘要： 提出采用单目视觉方法中的聚焦法,以CCD作为传感器,用三点法对机器人的位置进行检测.实验表明,本文中提出的测量原理和系统是正确可行的.

摘要： 本发明提供微型机器人，其包括：钻孔本体部，末端形成有钻头；螺旋结合本体部，内部设有磁铁，上述螺旋结合本体部与上述钻孔本体部的外缘螺旋结合；以及系统控制部，向上述磁铁提供旋转磁场，来控制上述钻孔本体部和上述螺旋结合本体部相互同时进行螺旋运动或着控制上述螺旋结合本体部在上述钻孔本体部的周围进行螺旋运动。并且，本发明还提供包括上述微型机器人的微型机器人系统。

摘要： 本发明提供微型机器人，其包括：钻孔本体部，末端形成有钻头；螺旋结合本体部，内部设有磁铁，上述螺旋结合本体部与上述钻孔本体部的外缘螺旋结合；以及系统控制部，向上述磁铁提供旋转磁场，来控制上述钻孔本体部和上述螺旋结合本体部相互同时进行螺旋运动或着控制上述螺旋结合本体部在上述钻孔本体部的周围进行螺旋运动。并且，本发明还提供包括上述微型机器人的微型机器人系统。

摘要： 本发明涉及一种微型机器人以及包括多个该微型机器人的群机器人系统。该群机器人系统包括：多个结构相同的微型机器人单体，以及试验平台，用于多个微型机器人单体进行试验活动以及充电，具有平台本体以及设置在平台本体下表面的无线充电发射线圈阵列。每个微型机器人具有：驱动部，用于驱动机器人单体移动；控制部，用于控制机器人单体的交互行为，包含从上至下依次设置且相互之间进行电路连接的上电路板、中电路板、两个侧电路板和下电路板；以及供电部，用于对驱动部和控制部进行供电，包含电池以及与无线充电发射线圈阵列相匹配的无线充电线圈。本发明的微型机器人及其群机器人系统具有移动便捷、结构精巧、充电稳定的特点。

摘要： 本发明的并联式微型机器人包括：底板，包括底座主体部及至少一个底座连接部；操作板，包括操作主体部及至少一个操作连接部；主要固定轴模块，与上述操作主体部相结合，使得上述操作主体部能够进行旋转；水平移动模块，配置于上述主要固定轴模块及上述底座主体部之间，并使上述主要固定轴模块沿着相互交叉的第一方向及第二方向移动；以及至少一个角度调节模块。上述角度调节模块分别与上述底座连接部及上述操作连接部相结合，使得上述底座连接部及上述操作连接部能够进行旋转，并使得在上述底座连接部及上述操作连接部之间进行并进运动。由此，既能够使机器人的大小实现最小化，又能够提高结构稳定性，并能够进行精密的控制。

摘要： 本发明公开微型机器人。微型机器人包括：旋转轴；主磁铁，固定结合在上述旋转轴；第一支撑主体，插入在上述旋转轴，可相对于上述旋转轴进行旋转；第一驱动磁铁，固定结合在上述第一支撑主体，具有大小与上述主磁铁不同的磁矩；以及多个第一腿部，与上述第一支撑主体的外周面相结合。

摘要： 本发明提供微型机器人，其包括：钻孔本体部，末端形成有钻头；螺旋结合本体部，内部设有磁铁，上述螺旋结合本体部与上述钻孔本体部的外缘螺旋结合；以及系统控制部，向上述磁铁提供旋转磁场，来控制上述钻孔本体部和上述螺旋结合本体部相互同时进行螺旋运动或着控制上述螺旋结合本体部在上述钻孔本体部的周围进行螺旋运动。并且，本发明还提供包括上述微型机器人的微型机器人系统。

摘要： 本发明提供微型机器人，其包括：钻孔本体部，末端形成有钻头；螺旋结合本体部，内部设有磁铁，上述螺旋结合本体部与上述钻孔本体部的外缘螺旋结合；以及系统控制部，向上述磁铁提供旋转磁场，来控制上述钻孔本体部和上述螺旋结合本体部相互同时进行螺旋运动或着控制上述螺旋结合本体部在上述钻孔本体部的周围进行螺旋运动。并且，本发明还提供包括上述微型机器人的微型机器人系统。

摘要： 本发明涉及一种微型机器人以及包括多个该微型机器人的群机器人系统。该群机器人系统包括：多个结构相同的微型机器人单体，以及试验平台，用于多个微型机器人单体进行试验活动以及充电，具有平台本体以及设置在平台本体下表面的无线充电发射线圈阵列。每个微型机器人具有：驱动部，用于驱动机器人单体移动；控制部，用于控制机器人单体的交互行为，包含从上至下依次设置且相互之间进行电路连接的上电路板、中电路板、两个侧电路板和下电路板；以及供电部，用于对驱动部和控制部进行供电，包含电池以及与无线充电发射线圈阵列相匹配的无线充电线圈。本发明的微型机器人及其群机器人系统具有移动便捷、结构精巧、充电稳定的特点。

摘要： 本发明的并联式微型机器人包括：底板，包括底座主体部及至少一个底座连接部；操作板，包括操作主体部及至少一个操作连接部；主要固定轴模块，与上述操作主体部相结合，使得上述操作主体部能够进行旋转；水平移动模块，配置于上述主要固定轴模块及上述底座主体部之间，并使上述主要固定轴模块沿着相互交叉的第一方向及第二方向移动；以及至少一个角度调节模块。上述角度调节模块分别与上述底座连接部及上述操作连接部相结合，使得上述底座连接部及上述操作连接部能够进行旋转，并使得在上述底座连接部及上述操作连接部之间进行并进运动。由此，既能够使机器人的大小实现最小化，又能够提高结构稳定性，并能够进行精密的控制。

摘要： 本实用新型提供一种非手性磁控微型机器人、装载干细胞的微型支架机器人及其医疗器械，所述非手性磁控微型机器人包括框架主体和位于所述框架主体外层的磁性膜层以及位于磁性膜层外的生物兼容性膜层。本实用新型所述的非手性磁控微型机器人可供干细胞附着、生长、增殖、分化，具有保护和支持干细胞的作用，并可在旋转磁场控制下实现定向运动，进而可以实现对于骨性关节炎患部的靶向治疗。