全方位精密微小型移动机器人的运动分析

采用压电陶瓷作为微驱动元件,设计了一种尺寸为50 mm×50 mm×10 mm,基于尺蠖蠕动原理工作的新型全方位精密微小型移动机器人,以其作为负载平台,用于精密操作过程中对微小元件的搬运、操作、精密定位等.在介绍尺蠖蠕动工作原理的基础上,对机器人的运动特性进行了分析,建立了机器人全方位运动模型.对机器人进行了分辨率、定位精度以及全方位运动等的实验研究,实验结果表明,该机器人负载能力约为750 g,最大工作频率可达40 Hz,运动速度可达208μm/s,运动分辨率可达50 nm,开环直线定位偏离率约为5%;在采用了逐次逼近法进行误差补偿和显微视觉实现闭环控制后,定位精度可达100 nm,可以作为一种通用的高精密移动定位平台,在机器人上集成多种精密微操作器件后,可完成多种微作业任务.

全方位精密定位微小移动机器人

设计了一种由压电陶瓷驱动、尺寸为50 mm×50 mm×12 mm、基于尺蠖蠕动原理工作的全方位精密定位微小型移动机器人,并可作为移动负载平台使用。建立了机器人的动力学模型并对其进行了动力学分析,推导出了柔性铰链刚度与机器人微运动速度关系模型。通过实验测试,该机器人最大运动速度为200μm/s、最高工作频率为32 Hz,最小圆周运动半径为15μm,定位精度为1μm,其全方位运动性能也取得了较好的效果。

基于红外定位的微小型自重构移动机器人

为了提高微小型移动机器人的作业能力,提出了一种模块化的微小型自重构移动机器人系统。系统中每个单元机器人既可以作为动力单元,拖动其他机器人进行探测,也可以独立成为通信节点,扩大系统的通信范围。单元机器人由中央处理模块、通信模块、驱动模块、对接模块和定位模块组成。多个单元机器人可以彼此对接构成组合机器人。为了实现微小型化,设计了基于红外信号强度的定位方法。并针对现有对接技术的不足,结合电磁式重构机构与机械式重构机构的优势,提出一种新型的自动对接方法。最后进行了机器人之间的对接实验,实验结果证明了机器人设计的合理性。

双电机对角驱动微小型机器人

介绍了两个微型电机对角驱动能实现精密移动定位的微小型移动机器人。该机器人具有直线运动、任意半径圆周运动两种运动方式,能实现大范围内的快速移动定位,定位精度可达毫米级。