微操縱機器人系統(tǒng)的研究開發(fā)

微機械電氣系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems，mems)這一前沿技術(shù)主要涵蓋以下研究專題：①集成化微型儀器與傳感器；②微加工與測試技術(shù)；③微操縱系統(tǒng)。微操縱系統(tǒng)作為mems研究領(lǐng)域的一個重要分支受到各發(fā)達國家的高度重視，紛紛投進大量資金進行微操縱機器人系統(tǒng)的研究，現(xiàn)已研制出多種各具特色的微操縱機器人實驗樣機系統(tǒng)［1］。自1993年起，在國家自然科學基金資助下，北京航空航天大學開始從事微操縱機器人的研究，研究內(nèi)容主要集中于各單元技術(shù)。經(jīng)過幾年的技術(shù)儲備，研究重點開始由各單元技術(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成及應(yīng)用，如微操縱系統(tǒng)的數(shù)學模型、微動仿生機構(gòu)綜公道論、基于圖像的視覺伺服理論、精細微操縱系統(tǒng)的光-機-電集成設(shè)計方法等，并把生物工程作為微操縱機器人系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。把生物工程作為微操縱機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，目的可以解釋為2點：①從應(yīng)用層面說，目標相當明確地界定在“面向生物工程”上，如細胞操縱、基因轉(zhuǎn)移、染色體切割等，�？唇o下一世紀中國的“綠色革命”帶來推動作用。②從技術(shù)層面說，定位在基于顯微視覺全局閉環(huán)的計算機伺服自動協(xié)調(diào)作業(yè)上。長遠觀之，其相關(guān)技術(shù)與微加工、微電子、顯微醫(yī)學等可觸類旁通。1微動并聯(lián)機器人［2］“微動并聯(lián)機器人的研制”課題研制了1臺六自由度微動機器人，以其為核心建立了一套包括三自由度粗動平臺、顯微視覺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及周邊輔助設(shè)備的實驗平臺，并重點圍繞微操縱機器人的機構(gòu)選型、誤差分析、顯微視覺及系統(tǒng)標定等方面做了較深進的研究。具體闡述如下：(1) 通過對國內(nèi)外微動機構(gòu)的分析與綜合，設(shè)計出了創(chuàng)意獨特、兩級解耦的串并聯(lián)微動機器人，這在微動機器人領(lǐng)域尚屬首例。此串并聯(lián)微動機器人有六個自由度,由上(3rps機構(gòu))、下(3rrr機構(gòu))兩機構(gòu)并聯(lián)串接而成［2］，它具有上下機構(gòu)運動解耦，運動學、動力學及誤差分析簡便，控制本錢低，加速度大，可完成粗調(diào)、細調(diào)2種功能等特點。其具體技術(shù)指標如下：外形尺寸為100 mm

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