基于模塊化多指執(zhí)行器的柔性微操作方法研究.pdf

1、隨著自然科學與工程技術的發(fā)展，微納米技術被廣泛應用于航空、航天、生物、醫(yī)學、國防等領域。微操作執(zhí)行器作為微納米技術中的重要部件，是國內(nèi)外學者研究的熱點。微型化是微操作執(zhí)行器發(fā)展的一個重要趨勢，但微型化的同時也帶來了研制成本高、制作周期長的問題。在微操作執(zhí)行器的研制中，普遍存在可靠性不高、關鍵參數(shù)驗證難的問題。
　　本文針對微操作執(zhí)行器研制中的難點及微型化工具驗證難的問題，提出基于模塊化多指執(zhí)行器的柔性微操作方法，設計了模塊化多指微

2、操作執(zhí)行器。在微操作機理及柔性操作方法方面，研究粘附力對微操作過程及柔性操作方法的影響。從粘附力的控制出發(fā)，建立單指、雙指及三指拾取與釋放模型，研究粘附力在不同操作過程中的作用，得出微對象拾取與釋放時的臨界條件。針對多種微對象操作任務的需求，完成基于多指柔性微操作方法的設計。同時依據(jù)微觀粘附力，對柔性微操作方法進行了擴展應用。在多指微操作執(zhí)行器柔性設計及實現(xiàn)方法方面，以柔性微操作方法為基礎，設計具有單一驅(qū)動可替換執(zhí)行末端的獨立單指單元，

3、采用模塊化裝配設計實現(xiàn)多指工作模式的柔性切換。通過對柔性鉸鏈的計算與選型，確定單指結(jié)構的核心參數(shù)。獨立的單指單元采用杠桿放大機構，具有較高放大倍數(shù)的位移輸出。方案選用壓電陶瓷致動器，實現(xiàn)單指高精度的位移輸出。并使用有限元分析法對單指進行了仿真及參數(shù)優(yōu)化。針對多指微操作執(zhí)行器調(diào)節(jié)難的問題，設計微動多指操作執(zhí)行器的方案，提高系統(tǒng)的精密性和易操作性。在微操作實驗研究方面，建立基于模塊化多指執(zhí)行器的柔性微操作實驗系統(tǒng)。對單指進行了性能測試，并使

4、用單指實現(xiàn)力傳感器的標定。在柔性微操作實驗中，分別完成了單指、兩指及三指的柔性工作模式的驗證，并且實現(xiàn)多種對象、多種模型的柔性化拾取。在多任務微操作實驗中，進一步驗證了多指執(zhí)行器的高精度作業(yè)能力。最后，針對柔性微操作方法的可擴展特性，完成了微球自粘附組裝及顯微成像技術中微球操作的驗證實驗。綜上所述，本文提出的基于模塊化多指執(zhí)行器的柔性微操作方法，不僅滿足了多種類、大尺寸范圍微對象的操作需求，其柔性化特征也為微型化執(zhí)行末端的關鍵材料選擇及