隨著微納技術(shù)的進(jìn)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(dòng)的液面上微操作方法居多。但目前的方法適用的操作對(duì)象多局限于磁性微構(gòu)件,且控制策略復(fù)雜。借鑒液體環(huán)境中的微操作方式,使用磁驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人在液面執(zhí)行微操作能實(shí)現(xiàn)無磁性微構(gòu)件的操作,且控制策略相對(duì)簡(jiǎn)單,具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本文以磁驅(qū)動(dòng)液面微機(jī)器人的靜力學(xué)分析為基礎(chǔ),建立微機(jī)器人在梯度磁場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中的力學(xué)模型,分析磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的影響。以微機(jī)器人在液面上的力學(xué)模型為基礎(chǔ),分析它與微球的相互作用,提出微機(jī)器人操作微球的方法,建立模型分析磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)操作效果的影響。開展相關(guān)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證微機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型,檢驗(yàn)所提出的為操作方法的效果。首先,將微機(jī)器人簡(jiǎn)化為圓形薄片進(jìn)行分析,基于Young-Laplace方程分析微機(jī)器人漂浮時(shí)附近液面的變形情況,建立微機(jī)器人在液面漂浮的靜力學(xué)模型。以靜力學(xué)模型為基礎(chǔ),分別建立梯度磁場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下微機(jī)器人在液面的動(dòng)力學(xué)模型。梯度磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人時(shí),分析磁場(chǎng)梯度對(duì)它的運(yùn)動(dòng)速度的影響;旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人時(shí),分析磁場(chǎng)傾斜角對(duì)微機(jī)器人姿態(tài)的影響,并討論了磁...

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)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(dòng)泳動(dòng)微機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 仿生水面機(jī)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(xiàn)綜述的簡(jiǎn)析
    1.3 課題來源
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 液面微機(jī)器人在不同磁場(chǎng)下的動(dòng)力學(xué)分析
    2.1 引言
    2.2 液面微機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 液面微機(jī)器人的靜力學(xué)模型
        2.3.1 微機(jī)器人在液面的受力情況
        2.3.2 微機(jī)器人附近液面輪廓計(jì)算
        2.3.3 不同初始條件下微機(jī)器人的受力情況
    2.4 磁場(chǎng)梯度驅(qū)動(dòng)下液面微機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型
    2.5 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下液面微機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型
        2.5.1 旋轉(zhuǎn)平面水平的磁場(chǎng)中微機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型
        2.5.2 旋轉(zhuǎn)平面傾斜的磁場(chǎng)中微機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于液面微機(jī)器人的微操作方法設(shè)計(jì)及分析
    3.1 引言
    3.2 液面上漂浮微球的靜力學(xué)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(jī)器人的捕獲操作方法設(shè)計(jì)及分析
        3.3.1 液面微機(jī)器人與微球間橫向毛細(xì)力分析
        3.3.2 微機(jī)器人捕獲微構(gòu)件方法設(shè)計(jì)
    3.4 基于微機(jī)器人的液面?zhèn)鬏敺椒ǚ治?br>        3.4.1 梯度磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人傳輸微球的方法
        3.4.2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)微機(jī)器人傳輸微球的方法
    3.5 基于微機(jī)器人的液面釋放操作方法設(shè)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 液面微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性和微操作實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)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(chǎng)的產(chǎn)生
        4.2.2 水平面梯度磁場(chǎng)的產(chǎn)生
        4.2.3 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和梯度磁場(chǎng)的仿真
        4.2.4 磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)裝置的構(gòu)成
    4.3 液面微機(jī)器人形狀和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.3.1 液面微機(jī)器人的形狀與加工
        4.3.2 液面微機(jī)器人實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    4.4 液面微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 梯度磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下液面微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下液面微機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
    4.5 基于磁驅(qū)動(dòng)液面微機(jī)器人的微操作實(shí)驗(yàn)
        4.5.1 液面上錫球捕獲操作實(shí)驗(yàn)
        4.5.2 液面上錫球傳輸實(shí)驗(yàn)
        4.5.3 液面上錫球釋放操作
        4.5.4 液面上組裝錫球?qū)嶒?yàn)
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果
致謝



本文編號(hào)：3848840