新型微小机器人驱动原理的研究.pdfVIP

第20卷第4期增刊 仪器仪表学报 1999年8月 新型微小机器人驱动原理研究’ 潘英俊 刘京诚 秦 岚 刘 宇 张智海 (重庆大学光电工程学院重庆400044) 摘要本丈提出了一种新型微小机器人的驱动方法。通过两组电磁力交互作用实现机器人的直接驱动。本文研究的驱动原理 与装置，为研制新型微小步行式爬壁机器人奠定了基础。 ．√_斓，—j●I1 关键词微小机器人驱动方法 AbstractAnew methodforthemicro--robothasbeen inthis themi— presented driving paper．Directly driving de- ero-robothasbeencarriedOut double forces inturn．The andthe processed throughelectromagnet principle the the for the viceintroducedin establishedfoundationtheresearchof newself--movable paper micro——robot． method wordsMicro--robot Key Driving 于永磁铁型电磁直线驱动原理．通过两组电磁力交互 1引 言 作用，宴现了机器人的直接驱动。如图l所示，在机器 人本体中安装两个磁极相对的永磁铁，为了使机器人 随着科学技术的不断发展，机器人的种类日益增 本体能够移动．在本体的左右两侧安装缠绕线圈作为 多，性能不断改进，工作领域不断扩大，近几年来机器 机器人的脚(驱动线圈)，其在交变电磁力的作用下使 人已开始进入一个新的发展领域～一巨型系统(如无 机器人本体与驱动线圈之间产生前后方向的往复运 人航天站)和微小系统。就微小机器人而言，有用微纳 动，在左右脚的外侧安装小型电磁铁，使其能吸附于导 技术(如硅微腐蚀工艺)研制毫微米级的微型机器人系 磁工作物体表面。 统，也有用精密机电技术研制几十毫米量级的微小机 当供给脚内缠绕驱动线圈交变电流时，驱动线圈 器人系统。由于微小机器人具有越来越广泛的应用领 产生交变电磁场，该电磁场与本体内两个永磁铁的关 域．目前，美国、日本、法国等国家在这方面投入r大量 系如图1所示，此时的磁力线分析结果如图2所示， 。，≮一 的人力和资金．开发研究这样的微小系统。但总的来 够鬈乎～ 说，绝大多数微小机器人系统还处在实验室研究和原 形开发阶段。丽我国在微小机器人研究方面还相对落 后．这使得我国在世界高新技术领域日益激烈的竞争 中处于非常不利的地位。 微小机器人的研制，总体设计应使机器人满足小 型、轻量和足够强度的驱动力的基本要求。为此，本文 作者展开了新型微小步行式耙壁机器人的驱动原理与