微位移机构研究现状
在扫描探针显微镜方面
扫描探针显微镜(SPM)以原子尺度来考察 固体材料表面的实空间三维结构。利用 SPM对固体表面上原子进行操作和移植的 纳米加工技术是当前国际上纳米科技的重 要方面之一,对高密度信息存储、纳米电子 器件、量子阱器件、新型材料的组成和物 种再造等方面将会产生非常重要的影响。 利用纳米级的线性三自由度XYZ工作台用 于探测分子和原子的特征。
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纳米级微定位系统
纳米级微定位系统(Nanopositioning)是指系统的 运动位移在在几微米和几百微米的范围内,其分辨 率、定位精度和重复定位精度在纳米级的范围内,该 系统可以是单自由度和多自由度,该系统的特性反映 出与传统的位移机构有很大的不同,其传动副是弹性 平板(elastic plate)和柔性铰链(Flexure links)。结构的主要特点:结构紧凑、体积小、无 机械摩擦、无间隙的传动导向机构。将微定位技术中 的弹性平板和柔性铰链运动副应用机器人传动机构, 再加上机器人控制技术,机器人传感技术和机器人视 觉组成微驱动和微操作机器人系统。这一技术拓展机 器人的应用范围。同时其技术涉及到精密机械、机器 人、计算机、自动控制、精密测量等多学科领域。
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微驱动技术发展及应用
哈尔滨工业大学博实精密测控有限责任公司 2002年8月
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微型机械制造、超精密加工
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光学微处理系统
光学微操作微加工技术是本世纪90年代发展起来 的一种新的“机械加工”方法,光学微处理系统主 要部件是光学微机械手(光镊和光刀)。它不同 于传统的机械加工方法,它对微小“工件”(生物 细胞、细胞器及其它微小粒子)的夹持、操作和 微加工都是用光来实现的,是没有任何机械接触 的“机械加工”。光镊和光阱都能深入到物体(如 细胞)的内部去操控和加工细胞器等内部结构组 分,而无需切开物体,显然这种微处理技术对物 体的干扰和破坏要比通常的方法小的多,在传统 微机械难以胜任的微米量级粒子的处理方面,光 学微处理技术恰能运作自如,成为不可或缺的一 项独立的技术。
在集成电路பைடு நூலகம்造方面
在大规模集成电路制造中,印刷电路板上的 布线密度越来越高,而且印刷电路板上线路 的修复、线路连接质量和表面质量的评 估、材料性能的检测等许多工序都需要高 精度的机器化设备来完成.纳米级微驱动机 器人系统可以用作X曝光机等设备中的超精 密定位装置及高精度微进给装置。
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在医疗科学方面
医疗机器人与计算机辅助医疗外科技术是近几年在多学科交 叉领域中兴起,并越来越受到关注的机器人应用前沿研究课 题之一。其中显微外科手术由于病人失血少、伤口愈合快, 同 时也可降低病人恢复所需的费用,是未来外科手术的发展方 问。目前主要靠少数有多年临床经验的专家在显微镜下人工 完成。采用带有传感器的微动机器人系统完成微外科手术, 可大大减轻医生负担,缩短手术时间,提高成功率,从而具有 广泛的应用前景。显微外科手术主要包括脑外科显微手术、 神经外科手术、囊肿摘除、心血管搭桥等微细作业手术。为 了完成精细的动作,各种机器人显微外科手术系统的研究, 倍受关注。目前国际上已研制出能够缝合人体静脉血管和疏 通眼球视网膜静脉堵塞的微操作机器人。可以预见,这种操 作精密、对人体伤害小、不会对病人造成痛苦的微操作机器 人将会得到广泛的应用。
微机械零件的操作和装配
现代的机电产品的微型化带来了深刻的技术革 命,精密零件的组装面临着新的挑战。传统的手 工装配方法对操作者的技术、劳动强度都有很高 的要求,而且工作效率很低,操作工人的培养往 往需要较长的时间。微操作机器人系统采用专门 设计的工具、定位装置、照明装置和便于操作者 操作的遥控作业系统可以方便地完成上述作业, 并大大提高生产效率。 同时,随着LIGA加工技 术的发展,能够加工出更精细和复杂的部件,但 再要求对各部件进行装配时,只有微操作机器人 系统才能胜任。
在集成电路制造方面
检测电路板刻线的宽度和深度
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光纤对接方面
随着网络和数字通讯市场的发展,光纤作为现代 信息高速公路中的信息传输媒介将得到越来越多 的应用,使光纤耦合器和波导的需要激增。这种 高技术的产品的体积仅十几立方厘米,但价格昂 贵,原因是光纤对接校准的困难:必须借助一种 特殊的精微校准平台(精度达0.1µm),这种精 密校准平台事实上就是一套微操作机器人系统, 光纤的对接由左右微操作手协调完成,使光纤和 器件之间达到最佳耦合功率位置,并自动补偿这一 过程的任何误差。不仅取代了人工操作而且降低 了返修率,缩短生产周期。目前这种平台供不应 求,前景看好。
生物工程方面
随着生物工程的发展,要求能随意捕捉和释放单一游 离细胞,或向细胞内注入和拾取某一成分,同时还 能测定和记录细胞生物电参数。游离细胞捕捉仪就 是为此目的而研制的,对只有几微米的细胞来说, 关键动作是接近细胞时的精细微调,要求分辩率达 几十纳米,微驱动机器人具有高定位精度和精细操 作能力,适于完成上述操作。用微驱动机器人完成 细胞级的操作,不仅可提高效率,而且还可以打破 只有少数人可为的局面,真正实现生物的工程化。
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在医疗科学方面
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光纤对接方面
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光纤对接方面
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光纤对接方面
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生物工程方面
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在扫描探针显微镜方面
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