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3-DOF并联微纳操作器运动学分析
1
作者 嵇国金 马奎 王磊 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第2期32-34,共3页
作为一执行机构,微纳操作器是纳米操作系统的关键部件之一。重点分析了3-DOF并联微纳操作器的运动学正解和逆解,推导出了运动学正解的雅可比矩阵。依据微纳操作器的可操作空间最大化,对微纳操作器的雅可比矩阵进行了分析。分析结果对并... 作为一执行机构,微纳操作器是纳米操作系统的关键部件之一。重点分析了3-DOF并联微纳操作器的运动学正解和逆解,推导出了运动学正解的雅可比矩阵。依据微纳操作器的可操作空间最大化,对微纳操作器的雅可比矩阵进行了分析。分析结果对并联微纳机构的参数选择与设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 纳米操作系统 并联微纳操作器 雅可比矩阵
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基于阻抗模型的不确定环境下微纳操作力跟踪控制策略研究 被引量：1
2
作者 俞子牛 刘跃跃 +1 位作者 巫亦浩 樊启高 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期191-199,共9页
微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统在微纳操作高精度控制领域发挥着重要作用。在各领域的实际应用中,微操系统与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下... 微机电系统在生物医学领域具有巨大的应用潜力,以压电陶瓷为基础设计的压电驱动系统在微纳操作高精度控制领域发挥着重要作用。在各领域的实际应用中,微操系统与环境的交互一直是研究的热门方向。由于微尺度下跟踪力误差相比宏观尺度下更不可忽略,因此微操作臂与环境接触力的精准控制是提高微操作准确度的关键。为此本文提出一种力跟踪阻抗控制策略,能够在操作过程中实现对接触力的精确跟踪。考虑到阻抗模型对环境参数要求较高,本文提出了扩展卡尔曼滤波器对外部环境参数进行在线估计的方法。实验结果表明,所提控制方法能够成功实现微操作臂-环境交互模型的力跟踪控制并且有良好的跟踪精度,力跟踪平均绝对误差为7.82 mN,均方根误差为10.16 mN,因此该方法对不确定性环境下接触力的精确跟踪具有可行性。 展开更多
关键词 微纳操作 力跟踪 扩展卡尔曼滤波器 阻抗控制
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基于SEM的微纳遥操作系统控制策略研究 被引量：4
3
作者 周杰 荣伟彬 +1 位作者 许金鹏 孙立宁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2448-2457,共10页
为改善基于扫描电镜微纳遥操作系统的力觉临场感与稳定性,针对微纳遥操作系统提出一种基于滑模的阻抗控制策略。主操作手端应用阻抗控制策略,以提高主操作手的顺应性;从操作手端采用基于滑模的阻抗控制策略,解决从操作手端参数的不确定... 为改善基于扫描电镜微纳遥操作系统的力觉临场感与稳定性,针对微纳遥操作系统提出一种基于滑模的阻抗控制策略。主操作手端应用阻抗控制策略,以提高主操作手的顺应性;从操作手端采用基于滑模的阻抗控制策略,解决从操作手端参数的不确定性问题。由于实现上述控制策略需要的微分控制信号难以直接获取,故在主/从控制策略中结合跟踪微分器技术进行在线获取。针对微纳遥操作系统工作于低频带,具有极大的力反馈增益(105以上)特点,利用Liewellyn稳定判据推导出小延时下系统稳定条件。仿真和实验表明:所提出控制策略具有良好的鲁棒性,能够提供精确的力觉临场感。位置跟踪阶段最大位移误差小于0.5μm;接触阶段操作者能够精确地感知从操作手端1μN接触力。 展开更多
关键词 微纳遥操作 滑模控制 阻抗控制 跟踪微分器
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基于压电驱动的多指微操作工具及实验研究 被引量：1
4
作者 孟凯 陈涛 +2 位作者 杨湛 刘会聪 孙立宁 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期42-46,共5页
针对目前微纳操作对微纳操作工具的需求,设计并制造了一种结构简单、柔性模块化、高精度的压电驱动的多指微操作工具。通过实验验证了该多指微操作工具在单指、双指及三指工作模式下均能良好地完成相应的微纳操作,操作成功率在85%以上,... 针对目前微纳操作对微纳操作工具的需求,设计并制造了一种结构简单、柔性模块化、高精度的压电驱动的多指微操作工具。通过实验验证了该多指微操作工具在单指、双指及三指工作模式下均能良好地完成相应的微纳操作,操作成功率在85%以上,夹持范围为10~800μm。通过改变执行末端,调整操作策略,可完成对不同尺寸、材质、结构的微球的拾取与释放。同时,使用多指微操作工具完成微球组装与超显微成像微球操作实验,证明了该操作工具具有重要的实际应用意义。 展开更多
关键词 微纳操作器 微机电系统 压电驱动器 柔性操作器 多指执行器
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基于超声电机的细胞微操作台设计与实验研究 被引量：2
5
作者 吴必成 姚志远 张亚飞 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期19-22,共4页
针对生物医学工程对微/纳操作手的需求,提出了一种能够实现对微小细胞进行多重操作的微操作台。该平台由三自由度精密定位仪、负压驱动部件(V型直线超声电机、注射器和硅胶软管)和玻璃基纳米通孔构成。定位仪的定位精度为1μm,操作简便... 针对生物医学工程对微/纳操作手的需求,提出了一种能够实现对微小细胞进行多重操作的微操作台。该平台由三自由度精密定位仪、负压驱动部件(V型直线超声电机、注射器和硅胶软管)和玻璃基纳米通孔构成。定位仪的定位精度为1μm,操作简便,定位效率高。利用负压驱动部件的V型直线超声电机产生吸附力,可以精确地吸附并控制特定的生物细胞。玻璃基纳米通孔的外径小于50μm,可以操作更微小的生物细胞。该操作台首次采用自主设计制造的V型直线超声电机和玻璃基纳米通孔作为关键部件。生物细胞操作实验表明,此操作台最终实现了对生物细胞的定位、吸附、释放和移动等操作,所操作的细胞大小在20μm以内。 展开更多
关键词 微纳操作 直线超声电机 纳米通孔 生物技术 细胞
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碳纳米管的快速拾取策略及电学性能测量
6
作者 马立 耿松超 +2 位作者 杨权 陈涛 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1857-1866,共10页
碳纳米管的拾取对大规模制造和修复电子纳米器件具有重要意义。本文在扫描电子显微镜内搭建微纳操作系统,提出在高低放大倍率下协同操作钨针和原子力显微镜探针与碳纳米管搭建切割拾取电路,采用通电切割方法实现碳纳米管的快速拾取。保... 碳纳米管的拾取对大规模制造和修复电子纳米器件具有重要意义。本文在扫描电子显微镜内搭建微纳操作系统,提出在高低放大倍率下协同操作钨针和原子力显微镜探针与碳纳米管搭建切割拾取电路,采用通电切割方法实现碳纳米管的快速拾取。保持钨针与碳纳米管接触状态不变,建立碳纳米管与原子力显微镜探针点接触和线接触电路模型,分析接触位姿对电学性能的影响,并在线接触电路模型情况下改变碳纳米管与原子力显微镜探针的接触长度,研究接触长度对接触电阻的影响。实验结果表明,本文提出的操作策略能有效地提高碳纳米管的拾取成功率并将操作时间控制在8 min左右;在0~1 V的低电压且碳纳米管与金表面线接触的状态下,碳纳米管与钨针和金表面为欧姆接触,且产生的接触电阻与金属的接触长度成反比,而在点接触状态下则为非欧姆接触,表明接触状态对碳纳米管与金属间的电学性能有影响。本文的碳纳米管拾取策略和电学性能测量结果,对碳纳米管的拾取、性能测量和装配工作具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 微纳操作 碳纳米管 通电切割 电学性能
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基于柔性可控气液界面的微尺度执行器 被引量：1
7
作者 严珺嘉 刘吉晓 +1 位作者 周一笛 郭士杰 《液压与气动》 北大核心 2021年第5期164-169,共6页
为了在微尺度范围内实现对目标对象进行柔性施力、推拉等一系列微纳操作,提出一种通过生成控制单个微尺度气泡直接与目标对象进行微纳操作的方法。当用气泡作为执行器对目标对象施力时,由于气体的可压缩性,气泡会被挤压变形,实现了柔性... 为了在微尺度范围内实现对目标对象进行柔性施力、推拉等一系列微纳操作,提出一种通过生成控制单个微尺度气泡直接与目标对象进行微纳操作的方法。当用气泡作为执行器对目标对象施力时,由于气体的可压缩性,气泡会被挤压变形,实现了柔性施力的过程。首先通过毛细管连接气泵的方式在液体环境下生成单个微尺度气泡,并定性分析气压法生成控制气泡变化的过程;随后,为了验证气泡可以作为执行器对研究对象进行施力,实验以一个微型悬臂梁作为参照物,气泡作为执行器对悬臂梁的末端施力,通过悬臂梁的形变来估算气泡的施力值。对实验数据进行分析,得出气泡作为执行器特性以及气泡的形变与其输出力之间的线性关系。 展开更多
关键词 微纳操作 微尺度气泡 柔性执行器
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触控式光诱导介电泳操控方法研究
8
作者 刘天波 戴永庆 +2 位作者 袁帅 董挺 焦念东 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2018年第2期143-153,共11页
对光诱导介电泳(ODEP)这项微纳米操控技术进行了研究,指出现有ODEP操作存在操作界面与观察界面分离,导致操作者在这两个界面中的动作往往不同步,从而影响了ODEP操作的直观性和效率。针对这一问题,提出了一种触控式光诱导介电泳方法,并... 对光诱导介电泳(ODEP)这项微纳米操控技术进行了研究,指出现有ODEP操作存在操作界面与观察界面分离,导致操作者在这两个界面中的动作往往不同步,从而影响了ODEP操作的直观性和效率。针对这一问题,提出了一种触控式光诱导介电泳方法,并设计了包括结构光投影模块、视频监控模块、运动控制模块的一体化触控操作界面,操作者在同一个触控操作界面下不仅可对样本进行观察,而且可以以触控方式直接对观察的样本进行ODEP操作。该操作方式提高了ODEP操作的直观性和效率,为ODEP微纳操作提供了一种新的操作方式。 展开更多
关键词 光诱导介电泳(ODEP) 触控式操作 NET Framework平台 微纳操作
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粘滑驱动式小型运动平台的动力学分析
9
作者 娄成树 时运来 +1 位作者 张军 程丁继 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期715-719,共5页
为解决微纳操作中驱动技术方面的问题,该文研制了一种粘滑驱动式小型运动平台;基于已构建的平台结构,继而建立了粘滑驱动系统动力学模型。该动力学模型在引入LuGre摩擦模型的基础上,分别对压电叠堆的电学模型、驱传动系统机械动力学模... 为解决微纳操作中驱动技术方面的问题,该文研制了一种粘滑驱动式小型运动平台;基于已构建的平台结构,继而建立了粘滑驱动系统动力学模型。该动力学模型在引入LuGre摩擦模型的基础上,分别对压电叠堆的电学模型、驱传动系统机械动力学模型进行建模,最终得到统一的粘滑驱动系统模型,并利用Matlab/Simulink对模型进行仿真及分析。分析结果表明,平台位移随着预压力增大而减小,而随着移动台质量的增大而增大。最终经过实验结果与仿真数据对比可知两者基本一致,验证了该模型的准确性。 展开更多
关键词 微纳操作 粘滑驱动 动力学模型 LuGre SIMULINK
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