微型机器人课件学习

CONTENTS14253系统组成几种微型机器人分类及用途展望未来发展现状第1页/共35页CONTENTS14253系统组成几种微型机器人分类及用途展11系统组成第2页/共35页1系统组成第2页/共35页21系统组成微型机器人微执行器：将电信号转化为微动作或微

操作的MEMS器件微传感器：感知外界变量微能源：为机器人的工作提供能量控制系统第3页/共35页1系统组成微型机器人微执行器：将电信号转化为微动作或微微传感32分类及用途第4页/共35页2分类及用途第4页/共35页42分类及用途按所应用的领域，分为医疗用和工业用等；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等；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；按移动方式，分为轮式、足式、蠕动式、泳动式等。分类第5页/共35页2分类及用途按所应用的领域，分为医疗用和工业用等；按工作环境5用途农业杀灭害虫、定点洒农药医学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工业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军事军事要地的报警、防卫。深入敌后获取重要的军事情报2分类及用途RESEARCHBACKGROUNDS第6页/共35页用途农业杀灭害虫、定点洒农药医学可以减少对人体其它完好组织的63发展现状第7页/共35页3发展现状第7页/共35页73发展现状

近年来,采用MEMS技术的微型卫星、微型飞行器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。第8页/共35页3发展现状近年来,采用MEMS技术的微型卫83发展现状

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第9页/共35页3发展现状以日本为代表的许多国家在这方面开展了93发展现状

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。第10页/共35页3发展现状国内在国家自然科学基金、863高技103发展现状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。第11页/共35页3发展现状目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域：第1114几种微型机器人第12页/共35页4几种微型机器人第12页/共35页124几种微型机器人微型医疗机器人修复血管和器官，研究中……第13页/共35页4几种微型机器人微型医疗机器人修复血管和器官，研究中……第1134几种微型机器人

微型医疗机器人可以在原子级水平上工作。例如，外科医生能够遥控微型机器人做毫米级视网膜开刀手术，在眼球运动的条件下，切除弹性视网膜或个别病理细胞，接通切断的神经；在患者体内或血管中穿行，一旦发现癌细胞就立即把它们杀死以及刮去主动脉上堆积的脂肪等；可以将微型机器人胃镜放进胃内对胃进行全面检查。第14页/共35页4几种微型机器人微型医疗机器人可以在原子级水平144几种微型机器人微型管道机器人第15页/共35页4几种微型机器人微型管道机器人第15页/共35页154几种微型机器人组成检测系统信号传递动力传输控制系统移动载体第16页/共35页4几种微型机器人组成检测系统信号传递动力传输控制系统移动载体164几种微型机器人管道机器人按照驱动方式大致可以分为以下三种：自驱动（自带动力源）；利用流体推力；通过弹性杆外加推力；第17页/共35页4几种微型机器人管道机器人按照驱动方式大致可以分为以下三种：174几种微型机器人自驱动管内机器人包括轮式、脚式、爬行式、蠕动式第18页/共35页4几种微型机器人自驱动管内机器人包括轮式、脚式、爬行式、蠕动184几种微型机器人

目前微型管道机器人一部分仍处于实验室研究阶段，离实际应用还有一段距离。但随着机械电子技术等学科的进一步发展，机器人会更趋于体积小型化、结构模块化、功能多元化。第19页/共35页4几种微型机器人目前微型管道机器人一部分仍处于194几种微型机器人微型飞行器第20页/共35页4几种微型机器人微型飞行器第20页/共35页204几种微型机器人

根据美国国防预研局提出的要求,微型飞行器的基本技术指标是:飞行器各项尺寸不超过150mm,重量为10～100g,续航时间20～60min,巡航速度30～60km/h,平台有效载荷1～18g,飞行距离1～10km,能自主飞行。技术指标第21页/共35页4几种微型机器人根据美国国防预研局提出的要求214几种微型机器人

（1）在军事方面,MAV可以装备到排一级士兵,进行低空军事侦察、监视、战场损伤评估等;作为反辐射和微型攻击武器,摧毁敌方雷达等电子设施以及携带微型战斗部进行攻击;用于目标搜索和通信中继;进行生化探测,并标定危险区域等。

（2）在民用方面,MAV可以用于交通监控、边境巡逻、森林及野生动植物勘测、航空摄影、输电线路检查、环境监测、气象监测、森林防火监测等。用途第22页/共35页4几种微型机器人（1）在军事方面,MAV可以装224几种微型机器人按照飞行机理的不同，分为微型固定翼飞行器微型旋翼飞行器微型扑翼飞行器分类第23页/共35页4几种微型机器人按照飞行机理的不同，分为分类第23页/共35234几种微型机器人“MicroStar”微型飞行器微型固定翼飞行器第24页/共35页4几种微型机器人“MicroStar”微型飞行器微型固定翼244几种微型机器人微型旋转翼飞行器大疆-精灵Phantom3SE第25页/共35页4几种微型机器人微型旋转翼飞行器大疆-精灵Phantom254几种微型机器人微型扑翼飞行器第26页/共35页4几种微型机器人微型扑翼飞行器第26页/共35页264几种微型机器人微型水下机器人“飞鱼号”（青岛罗博飞海洋技术有限公司）水下视频拍摄第27页/共35页4几种微型机器人微型水下机器人“飞鱼号”（青岛罗博飞海洋技术274几种微型机器人水污染探测、细小管道清淤、水下数据收集、辅助手术等等多种工作微型水下机器人的用途：第28页/共35页4几种微型机器人水污染探测、细小管道清淤、水下数据收集、辅助284几种微型机器人生物细菌机器人人造细菌鞭毛第29页/共35页4几种微型机器人生物细菌机器人人造细菌鞭毛第29页/共35页294几种微型机器人外观：微型螺旋线形状，模拟大肠杆菌和类似的细菌工作原理：这种机器人不需要自身动力，也不存在任何移动部件。唯一关键的就是磁场，以保证微磁头可不断地按正确方向向前运动。人造细菌鞭毛的应用：携带药物抵达人体内预定的位置；移除人体内动脉斑块；帮助生物学家修改细胞结构。

但这一研究仍处于初级阶段，在实际应用前还需要进一步试验。第30页/共35页4几种微型机器人外观：微型螺旋线形状，模拟大肠杆菌和类似的细305展望未来第31页/共35页5展望未来第31页/共35页31展望未来

由于微型机器人是微机电系统研究的一个重要分支，它能够在许多不适合人类和宏观机器人工作的场合，如细小的工业管道及人体内高效地工作，近几十年来它的应用十分广泛，其未来发展的愿景也是十分美好.5展望未来第32页/共35页展望未来由于微型机器人是微机电系统研究的一个重32展望未来

从微型机器人的发展趋势和应用前景看，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、动态响应快的微型机器人是未来的研究方向5展望未来第33页/共35页展望未来从微型机器人的发展趋势和应用前景看，开33感谢大家的观赏!THANK

YOU!第34页/共35页感谢大家的观赏!THANKYOU!第34页/共35页34谢谢观看！第35页/共35页谢谢观看！第35页/共35页35CONTENTS14253系统组成几种微型机器人分类及用途展望未来发展现状第1页/共35页CONTENTS14253系统组成几种微型机器人分类及用途展361系统组成第2页/共35页1系统组成第2页/共35页371系统组成微型机器人微执行器：将电信号转化为微动作或微

操作的MEMS器件微传感器：感知外界变量微能源：为机器人的工作提供能量控制系统第3页/共35页1系统组成微型机器人微执行器：将电信号转化为微动作或微微传感382分类及用途第4页/共35页2分类及用途第4页/共35页392分类及用途按所应用的领域，分为医疗用和工业用等；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等；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；按移动方式，分为轮式、足式、蠕动式、泳动式等。分类第5页/共35页2分类及用途按所应用的领域，分为医疗用和工业用等；按工作环境40用途农业杀灭害虫、定点洒农药医学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工业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军事军事要地的报警、防卫。深入敌后获取重要的军事情报2分类及用途RESEARCHBACKGROUNDS第6页/共35页用途农业杀灭害虫、定点洒农药医学可以减少对人体其它完好组织的413发展现状第7页/共35页3发展现状第7页/共35页423发展现状

近年来,采用MEMS技术的微型卫星、微型飞行器和进入狭窄空间的微机器人展示了诱人的应用前景和军民两用的战略意义。第8页/共35页3发展现状近年来,采用MEMS技术的微型卫433发展现状

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第9页/共35页3发展现状以日本为代表的许多国家在这方面开展了443发展现状

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。第10页/共35页3发展现状国内在国家自然科学基金、863高技453发展现状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。第11页/共35页3发展现状目前国内对微型机器人的研究主要集中在三个领域：第1464几种微型机器人第12页/共35页4几种微型机器人第12页/共35页474几种微型机器人微型医疗机器人修复血管和器官，研究中……第13页/共35页4几种微型机器人微型医疗机器人修复血管和器官，研究中……第1484几种微型机器人

微型医疗机器人可以在原子级水平上工作。例如，外科医生能够遥控微型机器人做毫米级视网膜开刀手术，在眼球运动的条件下，切除弹性视网膜或个别病理细胞，接通切断的神经；在患者体内或血管中穿行，一旦发现癌细胞就立即把它们杀死以及刮去主动脉上堆积的脂肪等；可以将微型机器人胃镜放进胃内对胃进行全面检查。第14页/共35页4几种微型机器人微型医疗机器人可以在原子级水平494几种微型机器人微型管道机器人第15页/共35页4几种微型机器人微型管道机器人第15页/共35页504几种微型机器人组成检测系统信号传递动力传输控制系统移动载体第16页/共35页4几种微型机器人组成检测系统信号传递动力传输控制系统移动载体514几种微型机器人管道机器人按照驱动方式大致可以分为以下三种：自驱动（自带动力源）；利用流体推力；通过弹性杆外加推力；第17页/共35页4几种微型机器人管道机器人按照驱动方式大致可以分为以下三种：524几种微型机器人自驱动管内机器人包括轮式、脚式、爬行式、蠕动式第18页/共35页4几种微型机器人自驱动管内机器人包括轮式、脚式、爬行式、蠕动534几种微型机器人

目前微型管道机器人一部分仍处于实验室研究阶段，离实际应用还有一段距离。但随着机械电子技术等学科的进一步发展，机器人会更趋于体积小型化、结构模块化、功能多元化。第19页/共35页4几种微型机器人目前微型管道机器人一部分仍处于544几种微型机器人微型飞行器第20页/共35页4几种微型机器人微型飞行器第20页/共35页554几种微型机器人

根据美国国防预研局提出的要求,微型飞行器的基本技术指标是:飞行器各项尺寸不超过150mm,重量为10～100g,续航时间20～60min,巡航速度30～60km/h,平台有效载荷1～18g,飞行距离1～10km,能自主飞行。技术指标第21页/共35页4几种微型机器人根据美国国防预研局提出的要求564几种微型机器人

（1）在军事方面,MAV可以装备到排一级士兵,进行低空军事侦察、监视、战场损伤评估等;作为反辐射和微型攻击武器,摧毁敌方雷达等电子设施以及携带微型战斗部进行攻击;用于目标搜索和通信中继;进行生化探测,并标定危险区域等。

（2）在民用方面,MAV可以用于交通监控、边境巡逻、森林及野生动植物勘测、航空摄影、输电线路检查、环境监测、气象监测、森林防火监测等。用途第22页/共35页4几种微型机器人（1）在军事方面,MAV可以装574几种微型机器人按照飞行机理的不同，分为微型固定翼飞行器微型旋翼飞行器微型扑翼飞行器分类第23页/共35页4几种微型机器人按照飞行机理的不同，分为分类第23页/共35584几种微型机器人“MicroStar”微型飞行器微型固定翼飞行器第24页/共35页4几种微型机器人“MicroStar”微型飞行器微型固定翼594几种微型机器人微型旋转翼飞行器大疆-精灵Phantom3SE第25页/共35页4几种微型机器人微型旋转翼飞行器大疆-精灵Phantom604几种微型机器人微型扑翼飞行器第26页/共35页4几种微型机器人微型扑翼飞行器第26页/共35页614几种微型机器人微型水下机器人“飞鱼号”（青岛罗博飞海洋技术有限公司）水下视频拍摄第27页/共35页4几种微型机器人微型水下机器人“飞鱼号”（青岛罗博飞海洋技术624几种微型机器人水污染探测、细小管道清淤、水下数据收集、辅助手术等等多种工作微型水下机器人的用途：第28页/共35页4几种微型机器