發(fā)布時間：2023-09-28 23:36

　　隨著微納技術(shù)的進步,微操作技術(shù)得到了快速發(fā)展,很多微操作方法被提出,其中包括一些液面上微操作的方法,以磁驅(qū)動的液面上微操作方法居多。但目前的方法適用的操作對象多局限于磁性微構(gòu)件,且控制策略復雜。借鑒液體環(huán)境中的微操作方式,使用磁驅(qū)動微機器人在液面執(zhí)行微操作能實現(xiàn)無磁性微構(gòu)件的操作,且控制策略相對簡單,具有巨大的潛在應(yīng)用價值。本文以磁驅(qū)動液面微機器人的靜力學分析為基礎(chǔ),建立微機器人在梯度磁場和旋轉(zhuǎn)磁場中的力學模型,分析磁場參數(shù)對微機器人運動的影響。以微機器人在液面上的力學模型為基礎(chǔ),分析它與微球的相互作用,提出微機器人操作微球的方法,建立模型分析磁場參數(shù)對操作效果的影響。開展相關(guān)實驗,驗證微機器人動力學模型,檢驗所提出的為操作方法的效果。首先,將微機器人簡化為圓形薄片進行分析,基于Young-Laplace方程分析微機器人漂浮時附近液面的變形情況,建立微機器人在液面漂浮的靜力學模型。以靜力學模型為基礎(chǔ),分別建立梯度磁場和旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動下微機器人在液面的動力學模型。梯度磁場驅(qū)動微機器人時,分析磁場梯度對它的運動速度的影響;旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動微機器人時,分析磁場傾斜角對微機器人姿態(tài)的影響,并討論了磁...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 磁驅(qū)動泳動微機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 仿生水面機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.3 液面上操作微構(gòu)件的方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.3 課題來源
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 液面微機器人在不同磁場下的動力學分析
    2.1 引言
    2.2 液面微機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 液面微機器人的靜力學模型
        2.3.1 微機器人在液面的受力情況
        2.3.2 微機器人附近液面輪廓計算
        2.3.3 不同初始條件下微機器人的受力情況
    2.4 磁場梯度驅(qū)動下液面微機器人的動力學模型
    2.5 旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動下液面微機器人的動力學模型
        2.5.1 旋轉(zhuǎn)平面水平的磁場中微機器人動力學模型
        2.5.2 旋轉(zhuǎn)平面傾斜的磁場中微機器人動力學模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于液面微機器人的微操作方法設(shè)計及分析
    3.1 引言
    3.2 液面上漂浮微球的靜力學模型
        3.2.1 漂浮微球附近液面曲線輪廓
        3.2.2 漂浮微球受力分析
    3.3 基于微機器人的捕獲操作方法設(shè)計及分析
        3.3.1 液面微機器人與微球間橫向毛細力分析
        3.3.2 微機器人捕獲微構(gòu)件方法設(shè)計
    3.4 基于微機器人的液面?zhèn)鬏敺椒ǚ治?br>        3.4.1 梯度磁場驅(qū)動微機器人傳輸微球的方法
        3.4.2 旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動微機器人傳輸微球的方法
    3.5 基于微機器人的液面釋放操作方法設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
第4章 液面微機器人運動特性和微操作實驗研究
    4.1 引言
    4.2 磁場驅(qū)動裝置的搭建和仿真
        4.2.1 三維空間中任意方向旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生
        4.2.2 水平面梯度磁場的產(chǎn)生
        4.2.3 旋轉(zhuǎn)磁場和梯度磁場的仿真
        4.2.4 磁場驅(qū)動裝置的構(gòu)成
    4.3 液面微機器人形狀和實驗系統(tǒng)
        4.3.1 液面微機器人的形狀與加工
        4.3.2 液面微機器人實驗系統(tǒng)
    4.4 液面微機器人運動實驗
        4.4.1 梯度磁場驅(qū)動下液面微機器人運動實驗
        4.4.2 旋轉(zhuǎn)磁場作用下液面微機器人的運動實驗
    4.5 基于磁驅(qū)動液面微機器人的微操作實驗
        4.5.1 液面上錫球捕獲操作實驗
        4.5.2 液面上錫球傳輸實驗
        4.5.3 液面上錫球釋放操作
        4.5.4 液面上組裝錫球?qū)嶒?br>    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及其它成果
致謝



本文編號：3848840