微型機器人的發展及研究現狀
摘要:微型機器人是微機電系統的壹個重要分支。由於它可以在人類和宏觀機器人無法工作的狹小空間內工作，近幾十年來受到廣泛關註。本文首先給出了近年來國內外出現的幾種微型機器人。在分析其特點和性能的基礎上，討論了目前微型機器人研究中遇到的幾個關鍵問題，並指出了今後這些領域的主要研究和發展方向。
關鍵詞:微型機器人；微致動器
近年來，微衛星和微飛行器采用了MEMS技術。
進入狹窄空間的機器人和微型機器人在應用前顯示出誘人的前景。
風景的戰略意義和軍民兩用。因此，作為MEMS技術，
基於精密加工的微型機器人技術是技術的發展方向之壹
研究已成為世界熱點，這方面的研究不僅包括
強大的市場推廣，以及眾多研究機構的參與。在日本
以本為代表的許多國家在這方面進行了大量的研究，主要集中在
就是把微型機器人發展成狹小的工業空間和狹小的人體。
醫療微系統和微工廠。在國內，在國家自然科學基金會
在清華大學金和863高科技研發計劃的支持下。
理科，上海交通大學，哈爾濱工業大學，廣東工業大學
理科、上海大學等科研院所瞄準微型機器人、微操作系
進行了大量的研究，分別開發了原理樣機。當前國家
微型機器人的研究主要集中在三個領域[6]: (1)
用於檢測氣體、化學和發電設備的小管道的微型機器
人們。(2)用於人體和腸道無創診斷和治療的微型機器。
人們。(3)用於復雜機械系統的不拆卸和維護的微型機器。
人們。
1微型機器人的發展及研究現狀
根據我國微型機器人研究的實際情況，我們
本文重點介紹了微管道機器人、無創微型醫療機器人和
特種作業用微型機器人。
111微型管道機器人
微管道機器人是基於狹窄空間的應用背景。
出來，它的環境特征是行走在狹窄的管狀通道或縫隙中。
進行檢查、維護和其他操作。與常規條件下的管內操作環相比
環境明顯不同，其行走方式和結構原理與常規管道機相同。
機器人也不同，所以按照管道機器人的常規技術手段壓制。
縮小規模是不可行的。鑒於此，微管道機器人
我們應該找另壹條路走。近年來，隨著MEMS技術的發展
超磁致伸縮材料的發展及其晶體壓電效應和磁-機耦合
隨著技術應用的發展，新型微驅動器的出現和應用已經成為
現實。微驅動器的研究成果已經成為微管道機器人的研究熱點。
來發展基礎[1]。
日本名古屋大學開發了壹種微型管道機器人，它可以
用於在生物醫學領域的小空間中檢測小管道。
微小的工作。這種機器人可以由管道外部的電磁線圈驅動。
動態，無電纜供電。日本東京工業大學和NEC
該公司研制的在螺旋管內移動的微型機器人直徑為。
φ2514mm直管最大移動速度為260mm/ s，為最大
大牽引力為12N。法國的Anthierens等人開發了壹種合適的
在φφ16mm蠕動機器人中，這種微型機器人是最大的。
運動速度5mm/ s，負載可達20N，具有較高的運動性。
精度，負載大，但運動速度慢，結構復雜。
中國的上海大學和上海交通大學都有發展慣性。
上海交通大學的微型機器人采用了沖擊式管道微型機器人。
由層疊壓電致動器驅動；上海大學的微型機器人駕駛員
有兩種類型的層壓和雙壓電薄膜[3]。圖1顯示雙壓力。
電薄膜微管道機器人的運動機構采用雙
壓電薄膜致動器與單壹壓電薄膜相比，增加了驅動力。
力，提高承載能力。該機構的最大移動速度可以達到
到15mm/ s，具有前進、後退、向上、向下功能。
112微型醫療機器人的研制
近年來，醫療機器人技術的研究和應用得到了發展。
隨著微型醫療機器人的快速發展，微型醫療機器人是最有前景的應用之壹。
據日本科學技術政策研究所預測，到2017年。
微型機器和機器人在醫療領域的使用將超過所有手術。
壹半的醫療手術。因此，日本制定了采用“機器人手術”的方案
醫生”計劃，並且正在開發可以在人體血管中行走，具有。
發現並殺死癌細胞的超小型機器人。美國馬裏蘭州
約翰·霍普金的實驗室開發了壹種“智能藥丸”，實際上是
頂部是配備有微型矽溫度計和微型電路的微型檢測裝置。
如果吞咽，體內的溫度信息可以發送到記錄儀。瑞典
科學家們發明了壹個英語標點符號大小的機器人。
來移動單個細胞或捕捉細菌，然後在人體內進行各種活動。
這種操作。
國內很多科研院所主要開展無創顯微技術。
醫用機器人的研究已經取得了壹些成果。非侵入式醫療機器
該機器人主要用於人體腔內疾病的治療，可以大大減少
減輕或淘汰目前臨床使用的各種窺鏡、內註射器、內註射器。
藥物輸送裝置等醫療器械給患者帶來的嚴重不適和疼痛。
苦澀。國家自然科學基金資助，中國科學技術大學
研制了壹種壓電陶瓷驅動的多節蛇形泳腹手。
外科手術微型機器人，它結合了CCD攝像系統、外科手術
儀器和智能控制系統分別安裝在微型機器人的末端，
通過患者腹部的壹個小開口，伸入腹腔進行手術。奇特
要點是響應速度快，動作精度高，作用力大，動作範圍大。
大，每節可實現60°範圍內的兩個自由度方向。
動作敏捷靈活，如圖2所示，使用腹部手術機器人。
手術現場[5]。浙江大學也開發了無創醫療。
以懸浮方式前進的微型機器人的原理樣機。
進入人體腔道(如腸道、食道)，可以避開人體腔道
機器組織受損，運行速度快，速度控制方便。
113特種作業微型機器人的研制
除了上面提到的微型管道機器人和無創微型。
除了醫療機器人，國內外壹些研究人員也廣泛開展了。
特種作業用微型機器人研究。這種微型機器人配備有
配有相應的傳感器和操作裝置，在軍事和民用領域都有。
非常好的發展前景。
美國國家安全實驗室創造了最強大的
最小的機器人，這個機器人重量不到28g，體積為。
411cm3，腿部機構是帶式輸送機，可以用這個機器人代替。
人們去完成許多危險的工作。美國海軍發明了壹種微型
城市搜救機器人，20065438年的“9111”。
事發後，世貿遺址搜救現場大顯身手。日本三菱電機公司
子公司，松下東京研究所和住友電子有限公司
做壹個螞蟻大小的微型機器人，可以進入。
我在壹個非常狹小的環境裏從事維修工作，身體兩側各有兩個。
圓形連接器可以與其他機器人連接，完成壹些特殊的任務。
任務。
因為自然界的生物有壹些人類無法比擬的機器。
可以，所以近年來，自然生物的運動行為和壹些機器的使用。
能進行機器人設計，實現其柔性控制，受機器人影響。
學者們非常重視。中國有許多大學和研究所。
微型仿生機器人發展研究。上海交大是以模仿為主。
基於生物學原理，采用六組平行平面四桿機構和微型DC
微型六足仿生機器人由電機和相應的減速增扭機構組成。
機器人體積小，機動性好。這個機器人很長
30mm，40mm寬，20mm高，重613 g，其行走速度高達。
到3毫米/秒[2]。上海大學也進行了壹些微型仿生機器人。
研究工作。
2微型機器人發展中的問題
(1)驅動器的小型化
微執行器是微機電系統的重要組成部分，來源於微型機器人。
微驅動技術在的發展中起著關鍵作用，它是微型計算機。
機器人級別的標誌能耗低，結構簡單，易於小型化。
大的位移輸出和力輸出，良好的線性控制性能和動態響應。
壹種新型快速驅動器(高性能壓電元件、高扭矩微馬)
Da)是未來的研究方向。
(2)能源供應的問題
許多致動器是由電能驅動的，但對於微
對於移動機器人來說，提供電能的電線會嚴重影響微型機器人。
機器人的運動，特別是在曲率變化較大的環境中。
微型機器人的發展趨勢應該是無纜化，能源和控制信號應該基於
並且檢測信號應該能夠在沒有電纜的情況下發送和傳輸。微型機器人應該是真的
要實用，必須解決無纜微波能量和無纜數據傳輸技術的問題。
同時，研發小尺寸高容量電池。
(3)可靠性和安全性
目前很多正在研發的微型機器人都是以醫學為基礎的。
醫療、軍事、核電站是應用背景，這些都很重要。
在應用中，機器人工作的可靠性和安全性是設計者的責任。
壹個必須考慮的問題，所以要求機器人適應自己的位置。
環境，並具有排除故障的能力[4]。
(4)新的微機械設計理論和光整加工技術。
與常規機器人相比，微型機器人不是簡單的繩結。
結構比例降低，其發展在壹定程度上與微驅動器和精度有關
加工技術的發展密切相關。同時要求設計師在機器上。
從理論上創新了結構設計，研究了適合微型機器人的運動
運動機理和運動方式。
(5)高度自治的控制系統
微型機器人要完成特定的任務，自身的定位和環境。
關鍵是開發顯微視覺系統，改善顯微圖像
速度管理，利用神經網絡、人工智能等先進技術來解決。
控制系統的高度自治是最終實現實用化的關鍵。
鑰匙。
3結論
微型機器人還處於實驗室的理論探索階段，離實用化還很遠。
還有相當大的距離。還有很多關鍵技術沒有解決。
在解決這些問題的過程中，會同時帶動很多相關的學科
的發展。只有當這些問題得到解決，微型機器人的現實
將有可能使用它。我們要勇於創新，抓住這個前沿。
課題是將微型機器人技術應用於國民經濟的發展。
聲音較大的區域。