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毫米级全方位微机器人结构设计与控制对运动精度的影响
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP242.6[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛066004, [2]上海交通大学微纳科学技术研究院薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海200030
  • 相关基金:国家863高技术研究发展计划基金资助项目(No.2007AA04Z340);国家自然科学基金资助项目(No.60475037);教育部博士点基金资助项目(No.20060248057)
中文摘要:

研究了用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,重点分析了影响其运动精度的结构设计与控制方法。指出了结构设计的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等;控制方法主要涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。提出了对工作区域进行分区的路径规划控制方法,解决了微机器人直线运动的非线性问题。针对电磁微马达的结构特点,提出了矢量合成、力矩自平衡等特殊的控制方法和思想,将微机器人步进运动精度较常规控制方法提高了3倍。实验结果表明,微机器人能够准确运动到微装配目标区域,运动精度达到0.07mm/step,基本满足微装配的应用要求。

英文摘要:

An omni-directional mobile microrobot for microassembly in a microfactory was presented. The microrobot was less than one cubic centimeter in size, and was driven by four electromagnetic mieromotors with 3 mm diameter. The two important aspects for the microrobot precision,the structure design and control methods were analyzed. The structure design included the transmission system and the wheel fabrication and the control methods included the path planning and electromagnetic micro-motor. In order to eliminate the drawbacks of microrobot structure, several nove control methods and ideas including the path planning and micromotor control were introduced. This path planning method was designed to solve the nonlinear problem of the microrobot during translational movement. Moreover,according to the structure constraint of the electromagnetic micromotor,the vector synthesis control of the torque was presented and the torque self-balance characteristic was utilized to improve the microrobot precision. Experimental results show that the microrobot can achieve 0.07 mm/step during translation,and 0.83°/step during steering, which is three times that of the common control method. The microassembly experiments demonstrate the validity of these microrobot control methods, which shows the microrobot can satisfy the application requirements of microassembly.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699