微型机器人

1微型机器人是微机电技术的一个重要分支，由于其能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部）工作，近几十年来收到广泛的关注。231.2主要应用领域1.2.1医疗行业在医疗上，可将机器人直接由针头注射进入人体血管、尿道、胆囊或肾脏。它依靠微型磁铁驱动器前进，由医生通过遥控器指挥，既可用于疾病诊断，也可用于如动脉硬化、胆结石等管腔阻塞类疾病治疗。还能听从医生指挥，将药物直接送达到需要医治的患病器官，以取得更好的治疗效果。当这种微型机器人工作完成后，医生便可以像抽血那样用针头将它抽出来。未来，将会有可以进入人体血液循环系统的功能齐全的医用微型机器人。1.2.2工业领域能进入工业上的小管道甚或裂缝，进行检测与维护的工业用微型机器人，以及各种微型传感器、微型机电产品，如掌上电视等。1.2.3军事领域在军事上，将有小如昆虫的飞行器，用于侦察敌情；装有自动驾驶系统，能在海底航行数年的微型潜艇。4一般的机器人虽然是由多种配件构成的，但大致可分为4种•1.组织部：机器人的外型(身体，手，腿，脚，关节等)52.传感器部：识别外部环境的部分(视觉传感器、声音传感器、嗅觉传感器、触觉传感器等)。传感器是机器人和现实世界之间的纽带。但就目前传感器技术而言，我们现在所能选用的传感器或者说负担的起的传感器不多。根据传感器的工作特征，可以分为光学传感器、声音传感器、力传感器、位置传感器。63.控制部：判断识别到信息和抑制动作的部分(微型计算机)。机器人的大脑，可以有很多叫法，可以叫做微控制器，微处理器，处理器或者计算器等，不过这都不要紧，通常微处理器是一块芯片，而其它的是一整套控制器，包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片，不然就不能称为机器人了。机器人运动要靠程序来控制，编程语言是一种控制器能够接受的语言类型，一般有C语言、汇编语言和basic语言，通常能被较高级的控制器直接执行，因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码。74.驱动部：让机器人实际动作的部分(电机，液压装置，空压装置等)。89爬行摄像胶囊机器人10游动摄像胶囊机器人11结肠诊疗机器人Endotics机器人吞服式机器人12微型医疗机器人利用人体管腔和液体介质在人体内部行走，以实现诊断、治疗和手术等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13鞭毛：在某些细菌菌体上具有细长而弯曲的丝状物，称为鞭毛14人造细菌鞭毛的外观15苏黎世联邦理工学院的研究人员首次制成了与细菌大小相当的微型机器人，旨在帮助更多的病患恢复健康这一机器人名为“人造细菌鞭毛”，能在研究人员的控制下进行游动其长度约为25微米至60微米，只能通过显微镜才能进行观测16看起来仿若是带有细头的螺旋状物体，如同小型螺丝锥一般游动在液体中移动时，它们更像是笨拙的、生有鞭毛的细菌虽然外形与细菌相似，但这种机器人却不会引起人体疾病，而是致力于治愈更多的疾病17“人造细菌鞭毛”可在生物医学领域得到广泛应用携带药物到体内的指定地点移除动脉上沉积的斑块，帮助生物学家更改细胞结构仍处于初级阶段，在实际应用前还需要进一步试验。18军用机器人是一种用于军事领域的具有某种仿人功能的自动机。以完成指定的战术或战略任务为目标，以智能化信息处理战术和通信技术为核心的智能化武器装备。1920电影《拆弹部队》剧照21美国桑地亚国家试验室研制的只有几毫米大小的化学侦察微型机器人。它可通过无线电向卫星发送情报。原打算到伊拉克去对婴儿乳品厂进行侦察，因怀疑那里研制核武器。该试验室打算3-5年内为美国建立一支微型机器人部队。222324木牛流马之西洋版25微型机器人发展中面临的问题：(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,微驱动技术起着关键作用,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。(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。(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。26(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。同时要求设计者在机构设计理论上进行创新,研究出适合微型机器人的移动机构和移动方式。(5)高度自治控制系统微机器人要完成特定的作业,其自身定位和环境的识别能力是关键,开发微视觉系统,提高微图象处理速度,采用神经网络及人工智能等先进的技术来解决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关键。2728