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微型机器人的发展及研究现状
摘要:微型机器人是微机电系统的一个重要分支。由于它可以在人类和宏观机器人无法工作的狭小空间内工作，近几十年来受到广泛关注。本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人。在分析其特点和性能的基础上，讨论了目前微型机器人研究中遇到的几个关键问题，并指出了今后这些领域的主要研究和发展方向。
关键词:微型机器人；微致动器
近年来，微卫星和微飞行器采用了MEMS技术。
进入狭窄空间的机器人和微型机器人在应用前显示出诱人的前景。
风景的战略意义和军民两用。因此，作为MEMS技术，
基于精密加工的微型机器人技术是技术的发展方向之一
研究已成为世界热点，这方面的研究不仅包括
强大的市场推广，以及众多研究机构的参与。在日本
以本为代表的许多国家在这方面进行了大量的研究，主要集中在
就是把微型机器人发展成狭小的工业空间和狭小的人体。
医疗微系统和微工厂。在国内，在国家自然科学基金会
在清华大学金和863高科技研发计划的支持下。
理科，上海交通大学，哈尔滨工业大学，广东工业大学
理科、上海大学等科研院所瞄准微型机器人、微操作系
进行了大量的研究，分别开发了原理样机。当前国家
微型机器人的研究主要集中在三个领域[6]: (1)
用于检测气体、化学和发电设备的小管道的微型机器
人们。(2)用于人体和肠道无创诊断和治疗的微型机器。
人们。(3)用于复杂机械系统的不拆卸和维护的微型机器。
人们。
1微型机器人的发展及研究现状
根据我国微型机器人研究的实际情况，我们
本文重点介绍了微管道机器人、无创微型医疗机器人和
特种作业用微型机器人。
111微型管道机器人
微管道机器人是基于狭窄空间的应用背景。
出来，它的环境特征是行走在狭窄的管状通道或缝隙中。
进行检查、维护和其他操作。与常规条件下的管内操作环相比
环境明显不同，其行走方式和结构原理与常规管道机相同。
机器人也不同，所以按照管道机器人的常规技术手段压制。
缩小规模是不可行的。鉴于此，微管道机器人
我们应该找另一条路走。近年来，随着MEMS技术的发展
超磁致伸缩材料的发展及其晶体压电效应和磁-机耦合
随着技术应用的发展，新型微驱动器的出现和应用已经成为
现实。微驱动器的研究成果已经成为微管道机器人的研究热点。
来发展基础[1]。
日本名古屋大学开发了一种微型管道机器人，它可以
用于在生物医学领域的小空间中检测小管道。
微小的工作。这种机器人可以由管道外部的电磁线圈驱动。
动态，无电缆供电。日本东京工业大学和NEC
该公司研制的在螺旋管内移动的微型机器人直径为。
φ2514mm直管最大移动速度为260mm/ s，为最大
大牵引力为12N。法国的Anthierens等人开发了一种合适的
在φφ16mm蠕动机器人中，这种微型机器人是最大的。
运动速度5mm/ s，负载可达20N，具有较高的运动性。
精度，负载大，但运动速度慢，结构复杂。
中国的上海大学和上海交通大学都有发展惯性。
上海交通大学的微型机器人采用了冲击式管道微型机器人。
由层叠压电致动器驱动；上海大学的微型机器人驾驶员
有两种类型的层压和双压电薄膜[3]。图1显示双压力。
电薄膜微管道机器人的运动机构采用双
压电薄膜致动器与单一压电薄膜相比，增加了驱动力。
力，提高承载能力。该机构的最大移动速度可以达到
到15mm/ s，具有前进、后退、向上、向下功能。
112微型医疗机器人的研制
近年来，医疗机器人技术的研究和应用得到了发展。
随着微型医疗机器人的快速发展，微型医疗机器人是最有前景的应用之一。
据日本科学技术政策研究所预测，到2017年。
微型机器和机器人在医疗领域的使用将超过所有手术。
一半的医疗手术。因此，日本制定了采用“机器人手术”的方案
医生”计划，并且正在开发可以在人体血管中行走，具有。
发现并杀死癌细胞的超小型机器人。美国马里兰州
约翰·霍普金的实验室开发了一种“智能药丸”，实际上是
顶部是配备有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置。
如果吞咽，体内的温度信息可以发送到记录仪。瑞典
科学家们发明了一个英语标点符号大小的机器人。
来移动单个细胞或捕捉细菌，然后在人体内进行各种活动。
这种操作。
国内很多科研院所主要开展无创显微技术。
医用机器人的研究已经取得了一些成果。非侵入式医疗机器
该机器人主要用于人体腔内疾病的治疗，可以大大减少
减轻或淘汰目前临床使用的各种窥镜、内注射器、内注射器。
药物输送装置等医疗器械给患者带来的严重不适和疼痛。
苦涩。国家自然科学基金资助，中国科学技术大学
研制了一种压电陶瓷驱动的多节蛇形泳腹手。
外科手术微型机器人，它结合了CCD摄像系统、外科手术
仪器和智能控制系统分别安装在微型机器人的末端，
通过患者腹部的一个小开口，伸入腹腔进行手术。奇特
要点是响应速度快，动作精度高，作用力大，动作范围大。
大，每节可实现60°范围内的两个自由度方向。
动作敏捷灵活，如图2所示，使用腹部手术机器人。
手术现场[5]。浙江大学也开发了无创医疗。
以悬浮方式前进的微型机器人的原理样机。
进入人体腔道(如肠道、食道)，可以避开人体腔道
机器组织受损，运行速度快，速度控制方便。
113特种作业微型机器人的研制
除了上面提到的微型管道机器人和无创微型。
除了医疗机器人，国内外一些研究人员也广泛开展了。
特种作业用微型机器人研究。这种微型机器人配备有
配有相应的传感器和操作装置，在军事和民用领域都有。
非常好的发展前景。
美国国家安全实验室创造了最强大的
最小的机器人，这个机器人重量不到28g，体积为。
411cm3，腿部机构是带式输送机，可以用这个机器人代替。
人们去完成许多危险的工作。美国海军发明了一种微型
城市搜救机器人，20065438年的“9111”。
事发后，世贸遗址搜救现场大显身手。日本三菱电机公司
子公司，松下东京研究所和住友电子有限公司
做一个蚂蚁大小的微型机器人，可以进入。
我在一个非常狭小的环境里从事维修工作，身体两侧各有两个。
圆形连接器可以与其他机器人连接，完成一些特殊的任务。
任务。
因为自然界的生物有一些人类无法比拟的机器。
可以，所以近年来，自然生物的运动行为和一些机器的使用。
能进行机器人设计，实现其柔性控制，受机器人影响。
学者们非常重视。中国有许多大学和研究所。
微型仿生机器人发展研究。上海交大是以模仿为主。
基于生物学原理，采用六组平行平面四杆机构和微型DC
微型六足仿生机器人由电机和相应的减速增扭机构组成。
机器人体积小，机动性好。这个机器人很长
30mm，40mm宽，20mm高，重613 g，其行走速度高达。
到3毫米/秒[2]。上海大学也进行了一些微型仿生机器人。
研究工作。
2微型机器人发展中的问题
(1)驱动器的小型化
微执行器是微机电系统的重要组成部分，来源于微型机器人。
微驱动技术在的发展中起着关键作用，它是微型计算机。
机器人级别的标志能耗低，结构简单，易于小型化。
大的位移输出和力输出，良好的线性控制性能和动态响应。
一种新型快速驱动器(高性能压电元件、高扭矩微马)
Da)是未来的研究方向。
(2)能源供应的问题
许多致动器是由电能驱动的，但对于微
对于移动机器人来说，提供电能的电线会严重影响微型机器人。
机器人的运动，特别是在曲率变化较大的环境中。
微型机器人的发展趋势应该是无缆化，能源和控制信号应该基于
并且检测信号应该能够在没有电缆的情况下发送和传输。微型机器人应该是真的
要实用，必须解决无缆微波能量和无缆数据传输技术的问题。
同时，研发小尺寸高容量电池。
(3)可靠性和安全性
目前很多正在研发的微型机器人都是以医学为基础的。
医疗、军事、核电站是应用背景，这些都很重要。
在应用中，机器人工作的可靠性和安全性是设计者的责任。
一个必须考虑的问题，所以要求机器人适应自己的位置。
环境，并具有排除故障的能力[4]。
(4)新的微机械设计理论和光整加工技术。
与常规机器人相比，微型机器人不是简单的绳结。
结构比例降低，其发展在一定程度上与微驱动器和精度有关
加工技术的发展密切相关。同时要求设计师在机器上。
从理论上创新了结构设计，研究了适合微型机器人的运动
运动机理和运动方式。
(5)高度自治的控制系统
微型机器人要完成特定的任务，自身的定位和环境。
关键是开发显微视觉系统，改善显微图像
速度管理，利用神经网络、人工智能等先进技术来解决。
控制系统的高度自治是最终实现实用化的关键。
钥匙。
3结论
微型机器人还处于实验室的理论探索阶段，离实用化还很远。
还有相当大的距离。还有很多关键技术没有解决。
在解决这些问题的过程中，会同时带动很多相关的学科
的发展。只有当这些问题得到解决，微型机器人的现实
将有可能使用它。我们要勇于创新，抓住这个前沿。
课题是将微型机器人技术应用于国民经济的发展。
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