微型机器人
微型机器人简介
微型机器人简介现如今，科技的快速发展使得人类生活发生了翻天覆地的变化。
微型机器人作为一种新兴的技术应用，正逐渐引起了人们的关注。
本文将对微型机器人进行简要介绍，并探讨其应用领域和潜在价值。
一、微型机器人的定义和特点微型机器人是一种尺寸小巧的机器人系统，其体积通常在几毫米到几厘米之间。
相比于传统机器人，微型机器人具有以下特点：1. 小型化：微型机器人体积小，可以轻松进入狭小的空间，具有更灵活的机动性。
2. 高度集成：微型机器人集成了各种传感器和执行器，能够完成一系列复杂任务。
3. 自主性：微型机器人具备一定的自主决策能力，可以根据环境变化做出相应的反应。
二、微型机器人的应用领域微型机器人的小巧尺寸使得它在多个领域都有广泛的应用。
1. 医疗领域：微型机器人可以被用于内窥镜手术，通过无创方式进入人体，进行病变组织的检查和治疗。
2. 环境监测：微型机器人可以被用来监测环境中的各项参数，如空气质量、水质等，为环境保护提供实时数据。
3. 救援任务：微型机器人可以在灾难现场进行搜救任务，进入无法到达的地方，寻找被困伤员的位置。
4. 工业生产：微型机器人在工业生产中具有广阔的前景，可以用于装配、检测等多个环节，提高生产效率和质量。
三、微型机器人的未来发展微型机器人技术仍处于不断发展的阶段，未来有望实现更多应用和突破。
1. 智能化：随着人工智能技术的进一步发展，微型机器人有望具备更高水平的智能化，能够更准确地反应环境变化。
2. 网络互连：微型机器人的互联网技术也将得到提升，它们可以相互协作，实现更复杂的任务。
3. 医学突破：微型机器人在医疗领域的应用潜力巨大，未来可能实现更精准的手术和药物传递，对医学做出重大贡献。
4. 环境保护：随着人们对环境的关注不断提高，微型机器人在环境监测和治理方面的应用将得到更多的重视和探索。
总结起来，微型机器人作为一种新兴的技术，具有广阔的应用前景和潜在价值。
随着技术的不断进步，微型机器人必将在医疗、环境保护、救援和工业等领域发挥重要的作用，为人类社会带来更多的便利和进步。
微型机器人的设计与制造
微型机器人的设计与制造
一、简介
微型机器人是技术进步后的产物，它的出现引起了技术革命。
微型机器人是系统集成/电子/机械等技术的综合应用，其功能是模拟人的行为，可以完成定义的任务。
微型机器人不仅可以用于家庭应用，而且可以用于各种行业，如农业，制造业，矿产，建筑等。
对于家居应用，它可以用于搅拌食物，打扫房间，服务，安全监护等。
而且，它还可以像玩具一样有趣。
二、设计
微型机器人的结构设计包括传感器，电机，控制电路，外壳等部分。
传感器的设计可以帮助机器人感知他人和环境。
然后，电机能够激活机器人的运动。
随后，控制电路可以控制机器人的动作并进行数据处理，它是机器人思维的核心。
最后，机器人的外壳设计要满足结构尺寸，散热，美观等要求。
三、制造
微型机器人的制造一般由三步构成：组装、测试和安装。
首先，在组装阶段，将电机、控制电路、传感器等部件按照设计接好，激活机器人，使它可以完成任务。
接着，在测试阶段，通过测试来确认机器人的行为是否符合预期，如是否能够在复杂的环境中正确定位，并进行多步操作等。
微型机器人的设计与应用
微型机器人的设计与应用近年来，微型机器人进入了人类的视野，在科技创新领域得到了广泛的应用和推广。
微型机器人是一种小型化的机器人，其体积和重量十分微小，可以执行各种任务和动作。
微型机器人的设计和应用，具有重要的意义和价值。
一、微型机器人的设计微型机器人的设计需要同步兼顾机械学、电子学、计算机学和材料学等方面的知识。
微型机器人的结构一般分为传感器、动力系统、执行器和控制系统四大部分。
1. 传感器：微型机器人需要配备各种传感器，以便感知周围环境，获取位置信息、姿态信息和环境信息等。
如机械臂可以使用红外传感器、超声波传感器、摄像头等，进行识别操作。
2. 动力系统：微型机器人需要配备适当的动力系统，以保证其运动和执行任务的能力。
可以使用微型电动机，燃料电池或者电池。
3. 执行器：微型机器人需要配备不同类型的执行器，以便可以完成各种任务。
如手臂遥控铲子等。
4. 控制系统：微型机器人需要配置合适的控制系统，控制其运动、姿态和高度等。
可以使用微型处理器、信号减弱器等，进行精细控制。
二、微型机器人的应用微型机器人的应用十分广泛，包括医疗、工业、探测和作战等领域。
以下是几个典型的应用领域。
1. 医疗领域：微型机器人可以在人体内进行手术操作，避免了传统手术中的切割、疼痛和创伤等。
如微型机器人可以用于神经外科、心外科和小部位手术等领域。
2. 工业领域：微型机器人可以在狭小空间内执行特殊机械操作。
如微型机器人可以用于汽车、飞机等复杂机器的维修。
3. 探测领域：微型机器人可以应用于各种环境探测，如化学污染物、地震监测、火灾探测、防疫等。
如微型机器人可以在受污染的环境下完成精确探测，找到污染源。
4. 军事领域：微型机器人可以进行隐蔽侦察、地雷拆除和训练等。
如微型机器人可以用于敌后侦察和情报获取等任务中。
三、微型机器人的发展趋势微型机器人在目前不断发展，未来也会有更多的应用和推广。
以下是几项未来发展趋势。
1. 更小更强的机器人：未来的微型机器人将变得更小、更敏捷、更强大。
微型机器人技术的研究现状和趋势
微型机器人技术的研究现状和趋势随着科技的发展和人们对机器人应用的需求增加，微型机器人技术逐渐引起了广泛关注。
本文将简要介绍微型机器人技术的研究现状，并展望未来的发展趋势。
一、微型机器人技术的定义和特点微型机器人是指尺寸小于一米的机器人系统。
与传统的机器人相比，微型机器人具有以下几个显著特点：1. 小巧灵活：由于尺寸的限制，微型机器人可以在狭小的空间内灵活操作，具备更广泛的应用场景。
2. 高度精准：微型机器人采用先进的传感器和控制系统，能够实现高精度的运动和操作。
3. 多功能性：微型机器人可以具备多种功能，如检测、监控、医疗等，实现多样化的任务。
二、微型机器人技术的研究现状1. 结构和材料：微型机器人的结构设计和材料选择是关键。
目前，研究者提出了多种创新的结构设计理念，例如仿生机器人、可展开式机器人等。
材料方面，研究者正在尝试使用纳米材料和生物材料，以提高机器人的性能和适应性。
2. 动力和驱动：微型机器人的动力和驱动系统是实现其运动和操作的关键。
电磁力、磁力、压力等多种驱动方式被用于微型机器人的驱动系统中。
此外，太阳能、燃料电池等新型能源也被研究者探索和应用。
3. 传感和控制：微型机器人的传感和控制系统是实现其高精度运动和操作的基础。
传感器技术的发展使得微型机器人能够获取更加准确的环境信息，而先进的控制算法则实现了机器人的自主决策与行动。
4. 应用领域：微型机器人技术在医疗、环境监测、无人探测等领域有着广阔的应用前景。
例如，在医疗领域，微型机器人可以用于内窥镜等医疗器械的操控和手术辅助；在环境监测领域，微型机器人可以用于检测和修复污染区域；在无人探测领域，微型机器人可以用于勘探灾难现场或危险环境。
三、微型机器人技术的发展趋势1. 多机器人协作：未来，微型机器人将更多地实现多机器人协作，形成机器人网络，实现复杂任务的分工合作。
2. 智能化：随着人工智能技术的进步，微型机器人将具备更高的自主决策能力和智能感知能力，能够更好地适应复杂环境和任务需求。
微型化自动化机器人的设计与制造
微型化自动化机器人的设计与制造随着科技的不断进步，机器人技术也得到了大幅提升。
机器人在生产制造、物流配送、医疗等领域中已经占据了重要的地位。
然而，传统机器人的尺寸和重量较大，很难在一些狭小的空间中完成任务。
因此，微型化自动化机器人应运而生。
微型化自动化机器人拥有小巧灵活、自主导航、高效精准的特点，可应用于实验室研究、医疗手术、家电维修等领域。
本文将结合实际案例，详细介绍微型化自动化机器人的设计和制造流程。
一、机器人运动控制模块设计机器人运动控制模块是微型化自动化机器人的核心组成部分。
其作用是对机器人工作状态进行控制和调节。
包括运动速度、动作精准度、灵活性等方面。
以下便是德国西门子公司的一个机器人运动控制模块的设计流程：1. 设计模型前对运动控制系统的特性进行分析，包括控制系统的性能、电气电子性能、制造及安装方面的要求和运动控制性能指标等。
2. 根据分析结果进行元器件电路设计，确定具体电路结构。
3. 电路设计完成后，进行原理图设计，绘制原理图电路图。
4. 电路原理图完成后，将其转化为PCB布局图，确定电路板的焊盘数量以及连接方式等。
5. 电路板制造和制程工艺设计，包括普通和高级工艺，每个环节的工作流程和操作。
6. 电路板焊接完成后，进行功能测试，确定元器件符合要求和电路运行稳定性。
以上就是机器人运动控制模块设计的详细流程，完成后便可以将其集成到机器人的硬件系统中。
二、机器人软件系统设计机器人控制软件是微型化自动化机器人的重要组成部分。
软件主要负责控制机器人的运动，实现自主导航、视觉识别、路径规划等功能。
以下是以复旦大学的自主导航拓扑地图为例，介绍机器人软件设计流程：1. 以微型化自动化机器人为基础，进行机器人控制软件设计。
2. 设计机器人运动控制算法，包括路径规划、动作编码等。
3. 采集环境信息，构建地图模型。
4. 地图模型与机器人控制算法进行融合，并进行功能测试。
5. 引入视觉识别和语音识别技术，优化机器人控制软件。
微型机器人的设计与控制
微型机器人的设计与控制随着科技的不断发展，人们对机器人的要求越来越高，从最初的大型工业机器人到现在的微型机器人。
微型机器人具有尺寸小、灵活性强的特点，使其在医疗、环境监测、救援等领域发挥着重要的作用。
本文将以微型机器人的设计与控制为主题，探讨其原理、技术和应用。
一、微型机器人的设计微型机器人的设计需要兼顾尺寸、功耗和功能等多个因素。
首先，需要选择适合的材料和加工工艺，以实现小尺寸和轻量化。
其次，机器人需要具备一定的电子和机械结构，以实现各种功能。
例如，需要配备传感器来感知环境，并能够通过控制电路和执行器实现对机器人的控制。
此外，还需要设计适合微型机器人的电源系统，以满足其低功耗的要求。
二、微型机器人的控制微型机器人的控制是实现其各种功能的关键。
常见的微型机器人控制方式包括遥控、自主导航和集群控制等。
遥控是最基础的控制方式，通过操控遥控器来控制机器人的移动和操作。
自主导航是指机器人通过搭载导航系统，自行决策并控制移动方向。
集群控制是指多个微型机器人间通过通信和协作，共同完成任务。
这些控制方式可以根据实际需求进行选择和组合。
三、微型机器人的技术微型机器人的设计与控制离不开多种技术的支持。
其中，最重要的技术之一是微纳加工技术。
微纳加工技术可以制造出微型机器人所需的各种微尺度结构和元件，并实现高度集成和小尺寸。
此外，还有传感技术、动力技术、导航技术等，它们共同构成了微型机器人的技术基础。
四、微型机器人的应用微型机器人在医疗、环境监测、救援等领域有广泛的应用前景。
在医疗方面，微型机器人可以被用于内窥镜检查、微创手术等，从而减少病人的痛苦和创伤。
在环境监测方面，微型机器人能够进入狭隘的空间进行检测，例如水箱内部、管道等，从而提高环境监测的精度和效率。
在救援方面，微型机器人可以用于搜索和救援被困人员，避免人力无法到达的地点。
五、微型机器人的发展前景微型机器人作为一种新型机器人，其发展前景十分广阔。
随着科技的进步，微型机器人的设计与控制技术将会更加成熟和精确，尺寸将进一步减小，功能将进一步增强。
微型机器人的应用场景
微型机器人的应用场景随着科技的发展，微型机器人已经成为现实。
微型机器人是指体积小、功能强大的机器人。
它们可以用于各种领域，如医疗、环境监测、制造业等。
下面我们将详细介绍微型机器人的应用场景。
一、医疗领域微型机器人在医疗领域的应用非常广泛，如手术、检测等。
它们可以进入人体内部进行检查和治疗。
比如，微型机器人可以通过血管进入心脏，对病变部位进行治疗。
此外，微型机器人还可以进行组织损伤修复和药物释放等操作。
这些操作具有精准性和微创性，可以减少手术风险和病人的痛苦。
二、环境监测微型机器人还可以用于环境监测。
它们可以进入人类无法到达的地方，如地下水管道、海洋深处等，进行环境监测。
微型机器人可以测量水质、空气质量、温度等环境参数。
这些数据可以帮助我们更好地了解环境状况，及时采取措施保护环境。
三、制造业微型机器人在制造业中的应用也很广泛。
它们可以用于制造、装配、检测等环节。
比如，微型机器人可以在电子制造中进行电路板的焊接和组装。
它们可以通过精准的控制和操作，提高生产效率和产品质量。
四、安全领域微型机器人还可以用于安全领域。
它们可以进入危险区域，如火灾、地震等灾害现场，进行搜索和救援。
微型机器人可以通过红外线、雷达等技术，探测到人类无法触及的区域。
它们可以提高救援效率和减少救援人员的风险。
五、航空航天领域微型机器人在航空航天领域的应用也很广泛。
它们可以用于太空探索、卫星维护等任务。
微型机器人可以在太空中进行各种操作，如维修卫星、搭建空间站等。
这些任务对人类来说十分危险，而微型机器人可以代替人类完成，保障人类的安全。
微型机器人的应用场景非常广泛。
它们可以用于医疗、环境监测、制造业、安全领域、航空航天等众多领域。
微型机器人的出现，将会为人类带来更多便利和安全。
微型机器人技术的研究现状与应用
微型机器人技术的研究现状与应用随着科技的不断发展，微型机器人技术也迅猛发展。
微型机器人是一种尺寸小于一厘米的机器人，能够模仿生物体在微小空间中运动、进行各种操作，具有广阔的应用前景。
本文将从微型机器人的研究现状、技术特点和应用等多个方面来探讨微型机器人技术的发展状况。
一、微型机器人的研究现状微型机器人技术已经成为目前机器人技术中的重要研究领域。
此前，这种技术开发主要聚焦在一些具有极高实用价值的领域，如医学、疾病诊断、制药等。
然而，现在它被广泛应用于人类的各个生活领域，如教育、娱乐、军事、工业等众多领域。
微型机器人的发展历程可追溯到上个世纪90年代。
当时的早期微型机器人还无法适应半导体行业中的制造要求，微型机器人技术主要是通过生物学和医学技术的起点开始的。
在这期间，科学家们着手研究用于手术的基础医疗设备，探索最小化及远程治疗技术。
微型机器人被用于生物体内部的注意力调节和药物传递。
此后，微型机器人技术也被用于各种工业领域中。
二、微型机器人技术的特点微型机器人技术的发展给我们带来了很多惊喜，其技术特点如下：1、尺寸极小微型机器人主要是指直径小于一厘米的机器人，体积小、重量轻，可以在极小的空间内活动。
由于其易于操作、控制和管理的特性，它们被广泛应用于需要精准控制的领域。
2、自主模式微型机器人在工作中主要依靠独立于人类干预的程序来完成任务，即一种自主模式，这为下一步的AI应用提供了非常有利的条件。
3、复杂操作微型机器人在小空间内具备广泛的自由度和高度的灵活性，其应用范围涵盖从射频电路板的生产到生物实验都是非常广泛的。
三、微型机器人技术的应用微型机器人技术的应用范围非常广泛，涉及到的领域包括：医疗、环境、军事和制造业等。
1、医疗应用领域微型机器人在医疗领域中的应用也比较广泛，主要是在现代外科学中，几乎所有的手术过程都可以通过微型机器人完成。
例如，目前市场上的“Da Vinci Robotic Surgical System”，已经被广泛应用于心脏、肺、喉、胃等多个领域的手术中。
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微型机器人的发展与展望摘要：微型机器人是微电子机械系统的一个重要分支, 由于它能进入人类和宏观机器人所不及的狭小空间内作业, 近几十年来受到了广泛的关注。
本文首先给出了近年来国内外出现的几种微型机器人, 在分析了其特点和性能的基础上, 讨论了目前微型机器人研究中所遇到的几个关键问题, 并且指出了这些领域未来一段时间内的主要研究和发展方向。
关键词:微型机器人; 关键技术；应用前言机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。
微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构。
微型机器人是利用IC（集成电路）微细加工技术，将驱动器和传动装置、传感器、控制器、电源等集成在一起的功能完备的MEMS系统。
MEMS技术可将机器人系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米，这种微型化的趋势经逐渐成为机器人发展领域的一个重要方向。
微型机器人的研究方向可以归纳为三个方面：微操作机器人技术，微定位机器人技术和微型机器人技术。
微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。
然而，微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，微型机器人一般集成有传感、控制、执行和能量单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。
微型机器人的研究，是一个新颖又具有重大实际意义和挑战性的课题。
该技术有利于实现真正意义上的微小系统，充分展示了微小系统的巨大魅力；而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人本体加工和微部件的研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成，推动MEM S技术继续前进。
1 微型机器人的发展概况近年来，采用MEMS技术的微型卫星、微型飞行器和能进入狭窄空间的微型机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。
因此, 作为微机电系统技术发展方向之一的基于精密机械加工微机器人技术研究已成为国际上的一个热点, 这方面的研究不仅有强大的市场推动, 而且有众多研究机构的参与。
以日本为代表的许多国家在这方面开展了大量研究, 重点是发展进入工业狭窄空间微机器人、进入人体狭窄空间医疗微系统和微型工厂。
国内在国家自然科学基金、863 高技术研究发展计划等的资助下, 有清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大学、上海大学等科研院所针对微型机器人和微操作系统进行了大量研究, 并分别研制了原理样机。
目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域: (1)面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器人。
(2)针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器人。
(3)面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器人。
国外：日本、欧美发达国家开展了大量研究,重点发展工业及医疗用管道微机器人和微型工厂。
国内：MEMS技术已列入863计划，促进了微型机器人研究的进步。
我国的MEMS技术包括微型机器人技术与国外的差距较大，仍处于不断追赶的过程中。
2 微型机器人的组成微型机器人系统一般由四部分组成：微执行器，微传感器，微能源，控制系统。
相应的微执行器技术、检测技术、能源供给和控制技术就是微型机器人的关键技术。
3 微型机器人的关键技术3.1 微执行器技术微执行器是包括微型机器人在内的所有微机械发展的关键，在一定程度上能反应一个国家MEMS的发展水平。
3.2 微传感器技术微传感器必须具备拾取、传递信息的功能，同时还要满足尺寸小、分辨率高、稳定性和可靠性好、时间响应快等特点。
3.3 微能源技术微型机器人的能量供应方式可分为有线和无线，无线供能是微机器人未来的发展趋势。
3.4 微控制技术微型机器人控制技术的关键的是在微小尺寸水平上集成机载控制器。
4 微型机器人的分类按所应用的领域，分为医疗用和工业用两类。
按工作环境，分为管道微型机器人、微型飞行器和水下微型机器人三类。
按驱动方式，分为气动、微电机驱动、智能材料驱动、能量场驱动等四类。
按移动方式，分为轮式、足式、蠕动式、泳动式等四类。
5 微型机器人的应用以及展望微型机器人的应用领域正在不断扩大，无论是在民用如农业、工业、医学、生物等领域，还是军用如军事和航空领域，都有着广泛的应用。
美国国家科学基金委员会1988年的调查报告列举了MEMS在生物血管、眼科手术中、疾病检测与治疗、高级仪器的超级清洁、微细检测与修补、工业、军事、航空航天、农业等方面的25个有希望的重大应用领域。
微型机器人在农业上可以用来杀灭害虫、定点洒农药；在工业和人们日常生活中，微型机器人给埋藏在地下的大量、无数的小口径输液管道的检测和维护提供了一种很好方式和手段。
在核工业上可以用来处理核电站事故、进行设备维修以及对核燃料进行处理。
在医学上医用微型机器人的研究正在不断取得进展，微型机器人的使用可以减少对人体其它完好组织的伤害，缩短康复时间，消除手术引起的副作用，降低医疗费用，减轻患者的生理痛苦和医疗人员手术操作时的心理压力。
在军事上可以用于军事要地的报警、防卫战略要地等，也可以攻击敌人的重要设施、实现定点爆破，或者深入敌后获取重要的军事情报。
在航天上发射微型卫星可以大大降低卫星的成本和发射费用。
5.1 微型管道机器人微管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提出的, 其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进行检测, 维修等作业。
由于与常规条件下管内作业环境有明显不同, 其行走方式及结构原理与常规管道机器人也不同, 因此按照常规技术手段对管道机器人按比例缩小是不可行的。
有鉴于此, 微型管道机器人的行走方式应另辟蹊径。
近年来随着微电子机械技术的发展和晶体压电效应和超磁致伸缩材料磁- 机耦合技术应用的发展, 使新型微驱动器的出现和应用成为现实。
微驱动器的研究成果已成为微管道机器人的重要发展基础。
日本名古屋大学研制成一种微型管道机器人, 可用于细小管道的检测, 在生物医学领域的小空间内作微小工作。
这种机器人可以由管道外面的电磁线圈驱动, 而无须以电缆供电。
国内的上海大学和上海交通大学都研制出了惯性冲击式管道微机器人, 上海交通大学的微机器人采用层叠型压电驱动器驱动; 上海大学的微机器人驱动器有层叠型和双压电薄膜两种类型。
5.2 微型医疗机器人近几年来, 医疗机器人技术的研究与应用开发进展很快, 微型医疗机器人是其中最有发展前途的应用领域, 据日本科学技术政策研究所预测, 到2017年医疗领域使用微型机器和机器人的手术将超过全部医疗手术的一半。
因此日本制定了采用“机器人外科医生”的计划, 并正在开发能在人体血管中穿行、用于发现并杀死癌细胞的超微型机器人。
美国马里兰州的约翰²霍普金实验室研制出一种“灵巧药丸”, 实际上是装有微型硅温度计和微型电路的微型检测装置,吞入体内, 可以将体内的温度信息发给记录器。
瑞典科学家发明了一种大小如英文标点符号的机器人, 未来可移动单一细胞或捕捉细菌, 进而在人体内进行各种手术。
国内的的许多科研院所主要开展了无创伤微型医疗机器人的研究, 取得了一些成果。
无损伤医用机器人主要应用于人体内腔的疾病医疗, 它可以大大减轻或消除目前临床上使用的各类窥镜、内注射器、内送药装置等医疗器械给患者带来的严重不适合及痛苦。
中国科学技术大学在国家自然科学基金的资助下研制出了基于压电陶瓷驱动的多节蛇行游动腹腔手术术微型机器人, 该机器人将CCD摄像系统, 手术器械及智能控制系统分别安装在微型机器人的端部,通过开在患者腹部的小口, 伸入腹腔进行手术。
其特点是响应速度快, 运动精度高, 作用力与动作范围大, 每一节可实现两个自由度方向上±60°范围内迅捷而灵活的动作, 浙江大学也研制出了无损伤医用微型机器人的原理样机, 该微型机器人以悬浮方式进入人体内腔(如肠道, 食道) , 可避免对人体内腔有机组织造成损伤, 运行速度快, 速度控制方便。
5.3 特殊作业微型机器人除了上述提到的微型管道机器人和无创伤微型医疗机器人以外, 国内外一些科研工作者广泛开展了进行特殊作业微型机器人的研究。
这种微型机器人配备相应的传感器和作业装置, 在军事和民用方面具有非常好的发展前景。
美国国家安全实验室制造出了有史以来世界上最小的机器人, 这部机器人重量不到28g , 体积为411cm3 , 腿机构为皮带传送装置, 该机器人可以代替人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, 该机器人曾在2001 年“9111”事件发生后的世贸废墟搜救现场大显身手。
日本三菱电子公司、松下京研究所和Sumitomo 电子公司联合研制出只有蚂蚁大小的微型机器人, 该机器人可以进入空间非常狭小的环境从事修理工作, 身体两侧有两个圆形的连接器可以与其他机器人相连接完成一些特殊的任务。
由于自然界中的生物具有人类无法比拟的某些机能, 因此近年来利用自然界生物的运动行为和某些机能进行机器人设计、实现其灵活控制、受到了机器人学者的广泛重视。
国内已有多所高校和科研院所在开展微型仿生机器人方面的研究。
上海交通大学基于仿生学原理, 利用六套并联平面四连杆机构、微型直流电动机及相应的减速增扭机构研制出了微型六足仿生机器人, 体积微小, 具有良好的机动性。
该机器人长30mm, 宽40mm, 高20mm, 重613 克, 其步行速度达到3mm/ s[2] 。
上海大学也进行了一些微型仿生机器人的研究工作。
6 微型机器人发展中面临的问题6.1 驱动器的微型化微驱动器是MEMS 最主要的部件, 从微型机器人的发展来看, 微驱动技起着关键作用, 并且是微机器人水平的标志, 开发耗能低、结构简单、易于微型化、位移输出和力输出大, 线性控制性能好, 动态响应快的新型驱动器(高性能压电元件、大扭矩微马达) 是未来的研究方向。
6.2 能源供给问题许多执行机构都是通过电能驱动的, 但是对于微型移动机器人而言, 供应电能的导线会严重影响微型机器人的运动, 特别是在曲率变化比较大的环境中。
微型机器人发展趋势应是无缆化, 能量、控制信号以及检测信号应可以无缆发送、传输。
微型机器人要真正实用化, 必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技术, 同时研究开发小尺寸的高容量电池。
6.3 可靠性和安全性目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医疗、军事以及核电站为应用背景, 在这些十分重要的应用场合, 机器人工作的可靠性和安全性是设计人员必须考虑的一个问题, 因此要求机器人能够适应所处的环境, 并具有故障排除能力。
6.4 新型的微机构设计理论及精加工技术微型机器人和常规机器人相比并不是简单的结构上比例缩小, 其发展在一定程度上和微驱动器和精加工技术的发展是密切相关的。