成果信息
该课题以光纤耦合作业为应用背景,从基础研究、单元技术开发、系统应用研究三个层次,对微操作机器人关键技术进行了深入研究。该项技术总体上居于国内领先地位,并达到了国际先进水平。其取得的成果如下: 1、提出了压电陶瓷的迟滞数学模型,得到实验验证。 2、研制了系列化的压电陶瓷驱动电源,获得应用。 3、研制了三种微位移检测模块和全数字化的微定位控制器,获得应用。 4、研制出五自由度纳米级微驱动系统,达到纳米精度,获得应用。 5、研制出六自由度精密并联定位系统,达到亚微米级精度,获得应用。 6、研制出具有通用性并能够完成光纤精密作业的微操作机器人系统,且达到如下指标: 光纤间偏轴量:小于0.05μm 光纤间轴向倾斜角:小于30″ 耦合功率衰耗:小于0.02dB 平均作业时间:小于18s )
背景介绍
微操作技术是指末端工具在一个较小的工作空间内如厘米尺度进行系统精度达到微米或亚微米的操作,微操作系统不同于MEMS,微操作系统进行的操作是微细的,而装置本身并不是微型的,这种系统一般是多种技术集成如精密机械、计算机技术、控制技术、光学等而成;而MEMS是以微电子工艺(主要是硅加工工艺)制成的尺度微小的部件;目前还有一些用非微电子工艺加工制成的“小型机器人”。随着纳米技术的迅猛发展,研究对象不断向微细化发展,对微小零件进行加工、调整和成本检查、微机电系统MEMS的装配作业等工作都需要微作机器人的参与。在自适应光学、光纤对接、医学、生物学、特别是动植物基因工程、农产品改良育种等领域,需要完成注入细胞融合,微细手术等精细操作,都离不开高精度的微操作机器人系统。因此,微操作机器人是人们探索微观世界不可缺少的重要工具。)
应用前景
该研究成果可用于光纤作业、光学微调整、生物医疗微操作、微机电系统组装、超精密加工等领域;且市场前景广阔,经济和社会效益良好。)