微納技術(shù)是影響世界國防、政治以及經(jīng)濟(jì)的前沿技術(shù)之一。作為微納技術(shù)的核心執(zhí)行元件,微米機(jī)器人能夠?qū)⒔橘|(zhì)環(huán)境中的光能、電能、磁能、超聲能以及化學(xué)能轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。其中化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人是研究最早且應(yīng)用最為廣泛的微米機(jī)器人之一,功能化后的化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)在生物醫(yī)療、靶向運(yùn)輸、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而,單一化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人不具有協(xié)作、互助以及協(xié)同作業(yè)等能力,且存在自主性差、智能化程度低、多模態(tài)環(huán)境感知能力差等不足。針對上述問題,亟需研究不同種類化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的交互協(xié)作、互幫互助以及協(xié)同作業(yè)的能力,提高化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人的智能化程度。然而,化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人的尺寸在微米范圍,無法像宏觀機(jī)器人一樣集成傳感器等宏觀器件,因此研究不同種類的化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的交互協(xié)作將面臨方向操控精度低、集成度低、交互通訊困難等挑戰(zhàn)。針對上述問題,本文通過機(jī)械、材料、生物、物理以及化學(xué)等多學(xué)科交叉,圍繞人-機(jī)-環(huán)境共融型化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人,根據(jù)仿生學(xué)原理與微米機(jī)器人自身特性,通過實(shí)驗(yàn)研究和仿真分析相結(jié)合的方法研究化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與環(huán)境、人以及機(jī)器人之間的交互作用機(jī)理以及交互協(xié)作行... 

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【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 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)理的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自電泳驅(qū)動(dòng)機(jī)理
        1.2.2 自擴(kuò)散泳驅(qū)動(dòng)機(jī)理
        1.2.3 氣泡驅(qū)動(dòng)機(jī)理
    1.3 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人制備方法的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 棒狀結(jié)構(gòu)化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人的制備方法
        1.3.2 雙面球結(jié)構(gòu)化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人的制備方法
        1.3.3 管狀結(jié)構(gòu)化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人的制備方法
    1.4 共融型化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人交互作用研究現(xiàn)狀
        1.4.1 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與環(huán)境之間的交互作用
        1.4.2 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的交互作用
        1.4.3 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與人之間的交互作用
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的協(xié)作轉(zhuǎn)運(yùn)研究
    2.1 引言
    2.2 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間協(xié)作貨物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理
        2.2.1 貨物載體PS/Pt與貨物受體PS/Ni/Pt微米機(jī)器人的可控合成
        2.2.2 PS/Pt與PS/Ni/Pt微米機(jī)器人之間的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理
    2.3 貨物轉(zhuǎn)運(yùn)前后微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)行為研究
        2.3.1 選擇性地單次貨物轉(zhuǎn)運(yùn)
        2.3.2 連續(xù)性地多次貨物轉(zhuǎn)運(yùn)
        2.3.3 貨物直徑對貨物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
        2.3.4 貨物載體與貨物受體數(shù)量對貨物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
    2.4 貨物載體與貨物之間作用力種類對貨物轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
        2.4.1 PS-Amidine/Pt與PS/Ni/Pt微米機(jī)器人之間的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)
        2.4.2 Au/Pt線型與PS/Ni/Pt雙面球微米機(jī)器人之間的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的協(xié)助提速研究
    3.1 引言
    3.2 信號(hào)載體及信號(hào)受體的可控合成與形貌表征
        3.2.1 PS/Ni/Au/Ag和SiO_2/Pt微米機(jī)器人的可控合成
        3.2.2 PS/Ni/Au/Ag和SiO_2/Pt微米機(jī)器人的形貌表征
    3.3 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人之間的協(xié)助增速機(jī)理研究
        3.3.1 信號(hào)載體與信號(hào)受體微米機(jī)器人之間的欠電位沉積
        3.3.2 微米機(jī)器人進(jìn)行離子信號(hào)交互機(jī)理
        3.3.3 信號(hào)載體與信號(hào)受體交互作用后的表面形貌表征
        3.3.4 信號(hào)受體SiO_2/Pt微米機(jī)器人的X射線光電子能譜分析
        3.3.5 離子信號(hào)交互時(shí)間對信號(hào)受體表面形貌的影響
    3.4 離子信號(hào)交互前后微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)行為研究
        3.4.1 單次選擇性交互協(xié)作前后微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)行為研究
        3.4.2 多次連續(xù)性交互協(xié)作前后微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)行為研究
        3.4.3 過氧化氫濃度對微米機(jī)器人協(xié)助增速效果的影響
        3.4.4 信號(hào)載體與線型微米機(jī)器人的協(xié)助增速研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與環(huán)境之間的協(xié)同微圖案構(gòu)型研究
    4.1 引言
    4.2 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的可控合成與形貌表征
        4.2.1 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的可控合成
        4.2.2 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的形貌表征
    4.3 微米機(jī)器人與介質(zhì)環(huán)境的協(xié)同作用機(jī)理
        4.3.1 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理
        4.3.2 介質(zhì)環(huán)境中SiO_2微球的離散行為機(jī)理
    4.4 微米機(jī)器人與環(huán)境協(xié)同微圖案構(gòu)型
        4.4.1 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人構(gòu)造的微圖案寬度
        4.4.2 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的構(gòu)型速度
        4.4.3 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向調(diào)控
        4.4.4 PS/Ni/ZnO微米機(jī)器人的信息化圖案構(gòu)型
    4.5 本章小結(jié)
第5章 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與人之間的協(xié)作避障研究
    5.1 引言
    5.2 化學(xué)驅(qū)動(dòng)微米機(jī)器人與人之間的交互協(xié)作系統(tǒng)研究
        5.2.1 人機(jī)交互協(xié)作系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.2 人機(jī)交互協(xié)作系統(tǒng)的控制原理
    5.3 SIO_2/PT微米機(jī)器人與人之間的交互協(xié)作研究
        5.3.1 簡單靜態(tài)障礙物環(huán)境中基于人機(jī)交互協(xié)作的自主導(dǎo)航
        5.3.2 復(fù)雜靜態(tài)障礙物環(huán)境中基于人機(jī)交互協(xié)作的自主導(dǎo)航
        5.3.3 動(dòng)態(tài)障礙物環(huán)境中基于人機(jī)交互協(xié)作的自主導(dǎo)航
    5.4 人機(jī)交互協(xié)作系統(tǒng)在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
        5.4.1 癌細(xì)胞的靶向定位原理
        5.4.2 癌細(xì)胞的體外靶向定位
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]改進(jìn)人工勢場法的移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃[J]. 于振中,閆繼宏,趙杰,陳志峰,朱延河.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)



本文編號(hào)：3707636