基于电磁微马达的全方位无回转半径移动微机器人及其行为学习和进-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于电磁微马达的全方位无回转半径移动微机器人及其行为学习和进

项目名称：基于电磁微马达的全方位无回转半径移动微机器人及其行为学习和进
项目类别：面上项目
批准号：60475037
申请代码：F030604
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：陈佳品
负责人职称：教授
依托单位：上海交通大学
批准年度：2004

中文摘要：

移动微机器人集微电子、MEMS、智能材料、微结构、先进封装、能量存储、信息处理等多种技术。它在许多领域内（如生物医学、工业检测及国防军工等）具有美好的应用前景。随着尺寸的减小，移动微机器人的尺寸效应逐渐叠现，一些在通常移动机器人设计中忽略的次要因素。成了需考虑的首要因素。因此，需要新的加工手段。同时，还需研究新的理论和新的方法，解决新的问题。拟以电磁场理论分析微马达的磁场分布，用准LIGA技术制备移动微机器人专用电磁微马达。研究微马达发热、尺寸效应等对微结构件的影响及其机理。借助粘结键合技术，以微细加工结合精密装配的方法制备移动微机器人的微结构件与微传动件，实现体积小于1立方厘米的三轮全方位无回转半径的移动微机器人自主运动。通过该移动微机器人的个体学习，结合个体和群体的行为进化，面对复杂环境，根据任务要求，自主地得到和选择行为动作，完成赋予的任务。

中文主题词：全方位；移动微机器人；电磁微马达；学习进化

英文摘要：

Omnidirection；Mobile microrobo

英文主题词： Omnidirection；Mobile microrobo

结论摘要：

移动微机器人研究涉及微电子、MEMS、智能材料、微结构、先进封装、能量存储、信息处理等多种技术。它在许多领域内（如生物医学、工业检测及国防军工等）具有美好的应用前景。本项目完成了毫米级尺寸的微型移动机器人的设计，其具有新颖的全方位运动结构。采用了4个直径3mm的电磁微马达作为驱动器，其中3个负责直线驱动并创新设计作为车轮使用，另一个则负责转向驱动，分析了微马达的相关特性。通过分析微机器人运动学矩阵的秩证明了其全方位特性，建立了运动学方程并进行了仿真研究。创新提出了微马达的细分控制技术，结合转矩自平衡特性，提高了微机器人的定位精度3倍，达0.07mm/step。推导建立了微机器人动力学方程，以此为基础建立了微步进运动模型并进行了仿真研究。搭建了计算机视觉监控系统，为微机器人的控制提供传感信息。设计了基于嵌入式系统微机器人硬件和软件控制器。进行了微机器人的负载测试及避障实验，验证了微机器人良好的驱动能力、运动灵活性，以及控制系统的有效性。设计了两种微机器人行为，即漫步行为和障碍物规避行为。利用搭建的仿真平台，进行了微机器人行为的个体增强式学习和群体进化的仿真研究。

成果综合统计