發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 23:47

　　微夾持器是進(jìn)行微操作的重要工具,在微機(jī)械零件加工、微機(jī)械裝配、生物醫(yī)學(xué)工程和精密光學(xué)工程等方面均有廣泛的應(yīng)用前景。高運(yùn)動(dòng)速度與力學(xué)精度的微夾持器可以改善微操作、微裝配的可操作性,但目前的微夾持器在位移控制與驅(qū)動(dòng)力控制等方面不夠完善。螞蟻在捕食及運(yùn)輸食物過程中,上顎作用類似于微夾持器的夾持機(jī)構(gòu),既可以運(yùn)輸蟻卵、水滴等柔軟的物質(zhì),也可以打斗、筑巢、捕食獵物等,這為設(shè)計(jì)新型微夾持器設(shè)計(jì)提供了絕佳參考。本文以螞蟻上顎為研究對(duì)象,選取四種不同種屬的長顎螞蟻進(jìn)行研究,觀察上顎運(yùn)動(dòng)規(guī)律及咬合力特性。建立肌肉驅(qū)動(dòng)模型,分析其運(yùn)動(dòng)控制機(jī)理。結(jié)合理論分析,提出仿生微夾持器的概念設(shè)計(jì)。該項(xiàng)研究將豐富和完善螞蟻捕食機(jī)理,對(duì)微夾持器的發(fā)展具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。首先,通過宏觀實(shí)驗(yàn)觀測(cè)螞蟻的捕食速度和咬合力。通過高速攝像技術(shù)捕捉螞蟻捕食動(dòng)態(tài)過程,獲得上顎運(yùn)動(dòng)速度、加速度等各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)。螞蟻捕食時(shí),上顎迅速閉合,其中上顎平均運(yùn)動(dòng)速度最大的是里氏勾猛蟻,可達(dá)602 rad/s。其次是獵鐮猛蟻,速度約為35.08 rad/s,約是日本弓背蟻的4.8倍,雙齒多刺蟻的8.7倍。借助薄膜壓力傳感器測(cè)量螞蟻咬合力。... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓電微夾鉗結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)原理圖（蔡成波，2016）

第 1 章 緒論間關(guān)系。可有效根據(jù)需要的夾持力輸入所需電壓，并監(jiān)測(cè)夾持力大小。盧全國等人同樣采用鉸鏈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了擴(kuò)大位移的微夾持器如圖 1-2b。此外，還有針對(duì)微夾持器在夾持微小物體過程中的黏著問題設(shè)計(jì)的基于壓電振動(dòng)控制的釋放操作方法，主要是應(yīng)用壓電振動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生的慣性力克服微夾持器與微小物體之間的黏著力。同時(shí)得出結(jié)論，微小物體尺寸越小、釋放越困難，克服黏著力所需要的慣性力越大（胡峰，2017）。

（A）微夾持器實(shí)物圖 （B）驅(qū)動(dòng)原理圖圖 1-3 結(jié)構(gòu)緊湊的便攜式微夾持器Fig. 1-3 A compact steeper actuated dispossible microgripper（Nireekshan Kumar Sodavaram, 2017）微夾持器作為微操作的末端執(zhí)行器，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備、光學(xué)元件制造、微零件裝配、生物科學(xué)等眾多領(lǐng)域。如在微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域中，微夾持器可用于抓取和裝配微構(gòu)件；在生物工程領(lǐng)域，微夾持器可用于抓取細(xì)胞，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行微操作；在光學(xué)工程領(lǐng)域，夾持器可用于光學(xué)元件的微操作和調(diào)節(jié)。目前不同的驅(qū)動(dòng)方式的微夾持器仍存在一定弊端，在位移量、夾持力大小方面難以有效控制。目前微夾持器的性能還不能很好地滿足工程應(yīng)用要求。為了能使微夾持器夾持不同尺寸大小的微小物體，需要較大的張合量，既要避免被夾持件的破壞或脫落，又需要對(duì)夾持力的有效精確控制。

【參考文獻(xiàn)】：
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