体内微型医用机器人

依据不同的人体环境中体内微型医用机器人不同的驱动机制,综述体内微型机器人国内外研究现状,包括仿生物游动（泳动）驱动、特殊机械机构驱动、体外特殊场（磁场、超声波场等）驱动、胶囊类内窥镜微型机器人;分析目前体内微型机器人驱动机制在运动控制、手术安全存在的问题,讨论体内微型医用机器人关键技术：尺寸微型化、驱动机制、精确控制系统和能量供应等.探讨体内微型机器人在临床疾病诊断、体内手术的应用前景和发展方向.     

微观世界里的特种兵——藻类细胞机器人

 20世纪60年代,一部荣获奥斯卡最佳视觉效果大奖的科幻电影《神奇旅程》描述了科学家驾驶"微型潜水艇"在人体内的冒险之旅,将大众的视线转移到了神奇的微观世界。现实世界中,在微观领域进行探索和操作需要一类小的机器人作为帮手,它们的尺寸要小到能够在微米甚至是纳米尺度执行特定任务,这就是微型机器人。微型机器人由于个体太小,在研制过程中主要面临3个方面挑战：能源、驱动和控制。微型机器人不能像宏观机器人那样外接电线或携带电池为其供能;也不能装载电机来产生运动;此外,如何无线遥控微型机器人在小尺度空间按指令运动及作业也是需攻克的难题。     

微电驱微差机器人关节机构设计研究

文章介绍一种微型电驱微差机器人关节机构的工作原理和设计方法,具有结构简单、紧凑、 可靠、传动比大、结构尺寸小的特点,可用于微型竞赛机器人的关节和方向舵控制(包括线性控制)和 微型工业机械手多自由度协调驱动关节的控制,实现对平面或空间复杂曲线轨迹的仿真和跟踪。对用于 微型竞赛机器人或多关节微型工业机械手的研究具有较好的探讨和参考价值。     

形状记忆合金驱动的微型管道机器人机械结构设计探索

形状记忆合金合成的微型管道机器人具有容易加工、重量较轻和结构紧凑的特点,可以在各种灾害事故中发挥至关重要的作用。本文主要从设计要求、总体结构设计、运动原理以及运动可行性四个方面探讨了形状记忆合金驱动的微型管道机器人机械结构的设计。     

管道微型机器人系统运动的力学分析和控制

论文对以形状记忆合金（SMA）弹簧作为系统驱动控制元件的微型机器人模型－管道子母型微型机器人系统进行了力学分析，并根据形状记忆合金的特性和人体管道的工作要求提出了该微型机器人的控制方法，研究了其控制机理和运动机理。     

微小管道机器人移动机械运动学与动力学特性

微小管道机器人能够帮助人们完成诸如小口径管道内检测等工作，其移动机构是机器人研究领域重要的研究内容之一，在分析研究行星齿轮驱动的微型机器人移动机构的运动学和动力学特性的基础上，详细讨论了移动机构的原理，功能及影响因素，研究表明，通过提高移动机构车轮的附着性和驱动力，减小寄生功率的影响，可较好地实现该微型机器人驱动。     

新型仿生介入机器人推进方式

生物管腔中运行的微型机器人驱动机理研究是当前机器人研究的一个热点．为研究适合于充满液体的生物管腔的微型管道介入机器人，基于精子的运动原理，提出一种机器人游动推进方案，建立了游动机器人动力学模型，对该推进方式进行了仿真分析计算．为证明该推进方案的可行性，制作了一个大尺度的机器人实验样机模型．实验表明：实验的结果符合理论的规律，从而证明理论的正确，该推进方式是可行的．     

基于磁流变液的球形磁控机器人设计及实验

针对钕铁硼永磁体在加工制作微型结构时成型困难且易脆的问题,采用磁流变液作为微型磁控机器人的驱动材料,设计一种用于人体胃部靶向送药的球形磁控机器人.根据磁流变液的流变机理,分析磁性颗粒在磁场中的力学关系,建立球形磁控机器人的动力学模型并进行仿真分析.搭建机器人运动图像获取系统,并利用霍夫变换圆检测算法计算该机器人的位移....     

基于ADVISOR的混合动力微型客车驱动系统结构类型选择

通过基于MATLAB/Simulink平台的ADVISOR仿真软件,在满足原燃油汽车动力性能的条件下,对混合动力微型客车驱动系统结构型式进行设计仿真研究,并初步确定了驱动系统的类型结构;研究结果表明微型客车也可以开发成混合动力驱动模式。     

多功能两栖生物型子母机器人系统研究

 对于水陆两栖及其过渡环境中狭小空间内的勘测,微小型水陆两栖机器人能够完成许多单一推进方式的机器人所无法完成的两栖任务,如水下管道的检测、珊瑚礁内鱼类的监测、水下岩缝中矿物采样等,因此需要一种能够具有微型结构、多功能运动模式、高位置精度、长续航时间等特点的机器人,以适应复杂两栖环境。提出一种两栖子母机器人设计方案。其中,两栖母机器人采用腿-矢量化喷水两栖推进,利用一套驱动系统实现两栖运动,以降低机构和控制的复杂度,增大其负载能力。两栖推进机构和机器人外形可以根据介质环境以及任务特点的改变,进行主动的形态与结构变化。微型子机器人由人工智能驱动器驱动,可以实现游行、爬行、转动、上浮/下潜、抓取等动作。母机器人和子机器人之间通过智能软缆线连接,实现子母机器人之间的通信及子机器人的回收。     

科学家研制行走“生物机器人”

新一代微型生物机器人能收缩肌肉。美国伊利诺斯大学厄本那香槟分校工程师展示了一类行走＂生物机器人＂（bio-bots）,由肌肉细胞推动、电脉冲控制,研究人员能对其发号施令。相关论文在线发表于最近的美国《国家科学院学报》上。＂不管你想制造任何种类的生物机器人,由细胞驱动的生物刺激都是一项基本要求。＂     

泳动式微型管道机器人的设计及运动分析

以NdFeB磁铁为驱动器设计了仿生游动微型机器人.其作业原理是通过改变时变振荡磁场的驱动频率,控制嵌入机器人头部NdFeB的运动,时变振荡磁场能转换成机器人头部摆动的机械能带动铜薄膜尾翼产生波动,进而与液体耦合产生推力控制机器人运动.最后分析了尾翼的频率方程和振型函数新的解析表达式.     

无缆微型仿鱼泳动机器人的设计与运动分析

根据鱼类的游动推进原理,提出一种基于螺线管线圈结构的外磁场驱动微型仿鱼机器人的设计方案,构建了其实验控制系统,分析了机器人在液体中的推进力和动力学模型,以及尾鳍对其推进性能的影响。实验结果表明,不同的尾鳍摆动频率和尾鳍长度对推进速度有很大影响,其运动速度随驱动频率的增大而逐步增大,但当驱动频率大于7 Hz时运动速度减慢。实验结果与理论分析相一致。     

基于微型机器人的显微注射系统设计与实验

针对传统显微注射操作中手动操作难度大、成本高等问题,设计了一种基于微型机器人的低成本显微注射系统.首先,介绍三自由度微型机器人、信号控制器和功率放大器的结构和设计原理.其次,分析机器人在平面和垂直方向的运动性能.在驱动信号100 Hz时,平面尺蠖式蠕动速度可达32.5μm/步;在驱动信号高于200 Hz时,步进分辨率小于5μm;垂直方向运动最大范围5 mm,最小分辨率达2μm,满足实际要求.最后,设计了显微针对插、虾卵细胞吸附固定实验和虾卵细胞注射实验,结果表明,本文方案操作简单、重复性强,显微注射成功率达88%.     

毫米级微型移动机器人实时识别跟踪算法及系统通讯研究

该文针对微型机器人系统在管道检测中的具体应用，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特征点的位置，实现对微型机器人状态的实时识别跟踪，同时，为缩短系统的处理时间，系统采用特殊的通讯方式，即机器人系统的协调是在微型机器人相互之间不知彼此位置和状态下实现的，系统采用广播通讯方式，信息的流向只是从主控制器发送给每个微型机器人。     

形状记忆合金丝驱动的仿生转动关节臂

提出了动物关节臂的力学模型,讨论了形状记忆合金（ＳＭＡ）和动物骨骼肌生物力学行为的相似性和力学性能的差异．基于仿生学的原理,研究了用ＳＭＡ丝驱动仿生转动关节的技术．研制了能实现ＳＭＡ感知功能的控制电路和ＳＭＡ丝驱动的仿生转动关节驱动器,并用该关节驱动器开发了一个两自由度的微型关节臂,该微型关节臂可用于微型步行机器人和人工假肢．     

基于直流电机驱动的电脑鼠设计

电脑鼠是一种由微处理器控制的,集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的微型机器人.传统的电脑鼠采用步进电机驱动的设计方案,易于控制但转速较慢.提出了一种基于直流电机驱动的电脑鼠设计方案,该电脑鼠具有成本低、可靠性高等特点.仿真测试结果表明,该系统能成功地完成迷宫竞赛所有任务.     

软体机器人驱动方式

<正>选择合适的驱动方式是软体机器人研究中的一项重要课题。因其材质与结构的特殊性,软体机器人对驱动方式的选择也有着更高的要求。流体驱动:利用气、液等流体,通过其变形结构使软体机器人内部腔体收缩、膨胀,达到受控变形和运动的目标。美国哈佛大学仿生机器人实验室研发的软体机器人Octobot是世界上首个全软体机器人,其基体由3D打印技术制造而成,采用气动驱动的方式,通过化学反应产生大量气体,借助压强变化实现爬、游泳等基本活动并与外界环     

差动式形状记忆合金驱动器驱动的仿生吸盘

为促进爬壁机器人负压吸附机构的微型化和小型化,根据生物负压吸附器官的结构特点,设计了一种形状记忆合金(SMA)驱动器驱动的仿生吸盘.由于SMA响应速度慢,为加快负压响应,仿生吸盘采用差动式SMA弹簧驱动器驱动,并引入电阻反馈监测SMA相变程度,设计了一种变结构控制器控制SMA加热电流.仿真和实验结果表明:该吸盘产生负压较快,并具有一定的吸附能力,能够作为微型和小型爬壁机器人的吸附机构.     

全驱动AUV动力定位系统滑模控制研究

针对自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)动力定位控制易受浪流扰动影响的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的全驱动AUV动力定位系统滑模控制(sliding mode control,SMC)方法.结合团队设计的"探海Ⅰ型"自主水下机器人,建立AUV空间运动模型,以滑模控制...