微游動機(jī)器人的外形尺寸一般在亞微米到微米級別,可在液體環(huán)境中將多種驅(qū)動能源轉(zhuǎn)化成受控的機(jī)械運(yùn)動。隨著微納米技術(shù)的發(fā)展,微游動機(jī)器人已經(jīng)逐漸應(yīng)用于生化傳遞、生物傳感、靶向遞藥等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,以及在環(huán)境領(lǐng)域的污染處理中,體現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。然而,傳統(tǒng)的機(jī)器部件的制造和組裝方法使得大批量制備微游動機(jī)器人成為難題。并且微游動機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境通常在液體中,又受到其自身尺寸的限制,導(dǎo)致其運(yùn)動的雷諾系數(shù)極低,此時慣性力可以忽略,粘滯阻力占據(jù)主導(dǎo)地位,使得其在微觀環(huán)境中的運(yùn)動控制變得十分困難。若想將微游動機(jī)器人應(yīng)用于靶向給藥領(lǐng)域,仍存在著生物兼容性差、液體環(huán)境運(yùn)動控制困難、細(xì)胞避障等一系列難題亟待解決。為了解決以上難題,開發(fā)了一種基于花粉材質(zhì)的微游動機(jī)器人,并研究其控制方法和避障運(yùn)動軌跡規(guī)劃。本文通過生物雜化的方法高效低成本的制備出尺寸均勻的微游動機(jī)器人,采用真空加載的技術(shù)手段使其具備了優(yōu)異的磁性特征,同時保持了微游動機(jī)器人的內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu),為藥物的裝載提供了可能。并對微游動機(jī)器人進(jìn)行動力學(xué)分析為其運(yùn)動控制提供理論支撐。而后基于動態(tài)窗口算法,提出了一種磁驅(qū)微游動機(jī)器人的避障策略,該方法成功實(shí)現(xiàn)了在顯... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

納米線與納米管馬達(dá)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-陰陽球馬達(dá)則是采用了二氧化硅微球表面噴涂或沉積金屬層，使得球體的兩個半球表面材質(zhì)發(fā)生變化，形成兩側(cè)不對稱的結(jié)構(gòu)。與納米管類似，陰陽球馬達(dá)的推動力也大多來源于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，利用兩側(cè)產(chǎn)生的動力不對稱性，使得納米微球在液體中產(chǎn)生了前進(jìn)的動力。圖1-3為紫外光驅(qū)動的水中陰陽球馬達(dá)[5]。(a)光驅(qū)動陰陽球納米馬達(dá)(b)螺旋微納機(jī)器人圖1-2陰陽球納米馬達(dá)與螺旋形微納機(jī)器人（3）螺旋形微納機(jī)器人螺旋形微納機(jī)器人起初是受到了自然界中細(xì)菌鞭毛運(yùn)動的啟發(fā)，采用自卷曲技術(shù)手段人工合成的金屬材料的微納機(jī)器人。通過逐步對合成方法的改良與優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過模板電沉積技術(shù)制備出螺旋致密，形狀均一的納米螺旋結(jié)構(gòu)[6]。（4）生物雜化微納機(jī)器人(a)藻類模板合成的微納機(jī)器人(b)孢子模板合成的微納機(jī)器人圖1-3生物雜化微納機(jī)器人

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-陰陽球馬達(dá)則是采用了二氧化硅微球表面噴涂或沉積金屬層，使得球體的兩個半球表面材質(zhì)發(fā)生變化，形成兩側(cè)不對稱的結(jié)構(gòu)。與納米管類似，陰陽球馬達(dá)的推動力也大多來源于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡，利用兩側(cè)產(chǎn)生的動力不對稱性，使得納米微球在液體中產(chǎn)生了前進(jìn)的動力。圖1-3為紫外光驅(qū)動的水中陰陽球馬達(dá)[5]。(a)光驅(qū)動陰陽球納米馬達(dá)(b)螺旋微納機(jī)器人圖1-2陰陽球納米馬達(dá)與螺旋形微納機(jī)器人（3）螺旋形微納機(jī)器人螺旋形微納機(jī)器人起初是受到了自然界中細(xì)菌鞭毛運(yùn)動的啟發(fā)，采用自卷曲技術(shù)手段人工合成的金屬材料的微納機(jī)器人。通過逐步對合成方法的改良與優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過模板電沉積技術(shù)制備出螺旋致密，形狀均一的納米螺旋結(jié)構(gòu)[6]。（4）生物雜化微納機(jī)器人(a)藻類模板合成的微納機(jī)器人(b)孢子模板合成的微納機(jī)器人圖1-3生物雜化微納機(jī)器人

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微納馬達(dá)及其制備和應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 董任峰,任碧野.  功能材料與器件學(xué)報. 2013(02)
[2]物理氣相沉積技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J]. 吳笛.  機(jī)械工程與自動化. 2011(04)
[3]物理氣相沉積技術(shù)制備的硬質(zhì)涂層耐腐蝕的研究進(jìn)展[J]. 張洪濤,王天民,王聰.  材料導(dǎo)報. 2002(08)
[4]物理氣相沉積技術(shù)的新進(jìn)展[J]. 李健,韋習(xí)成.  材料保護(hù). 2000(01)

碩士論文
[1]融合動態(tài)窗口法與A*算法的港口AGV路徑規(guī)劃方法研究[D]. 張曉熠.北京交通大學(xué) 2019
[2]基于螢火蟲算法和動態(tài)窗口法的移動機(jī)器人混合路徑規(guī)劃[D]. 銀長偉.重慶大學(xué) 2018



本文編號：3449757