CONTENTS14253系統(tǒng)組成幾種微型機(jī)器人分類及用途展望未來發(fā)展現(xiàn)狀第1頁/共35頁CONTENTS14253系統(tǒng)組成幾種微型機(jī)器人分類及用途展11系統(tǒng)組成第2頁/共35頁1系統(tǒng)組成第2頁/共35頁21系統(tǒng)組成微型機(jī)器人微執(zhí)行器：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微

操作的MEMS器件微傳感器：感知外界變量微能源：為機(jī)器人的工作提供能量控制系統(tǒng)第3頁/共35頁1系統(tǒng)組成微型機(jī)器人微執(zhí)行器：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微微傳感32分類及用途第4頁/共35頁2分類及用途第4頁/共35頁42分類及用途按所應(yīng)用的領(lǐng)域，分為醫(yī)療用和工業(yè)用等；按工作環(huán)境，分為管道微型機(jī)器人、微型飛行器和水下微型機(jī)器人等；按驅(qū)動(dòng)方式，分為氣動(dòng)、微電機(jī)驅(qū)動(dòng)、智能材料驅(qū)動(dòng)、能量場驅(qū)動(dòng)等；按移動(dòng)方式，分為輪式、足式、蠕動(dòng)式、泳動(dòng)式等。分類第5頁/共35頁2分類及用途按所應(yīng)用的領(lǐng)域，分為醫(yī)療用和工業(yè)用等；按工作環(huán)境5用途農(nóng)業(yè)殺滅害蟲、定點(diǎn)灑農(nóng)藥醫(yī)學(xué)可以減少對(duì)人體其它完好組織的傷害，縮短康復(fù)時(shí)間，消除手術(shù)引起的副作用工業(yè)給埋藏在地下的大量、無數(shù)的小口徑輸液管道的檢測和維護(hù)提供了一種很好方式和手段軍事軍事要地的報(bào)警、防衛(wèi)。深入敵后獲取重要的軍事情報(bào)2分類及用途RESEARCHBACKGROUNDS第6頁/共35頁用途農(nóng)業(yè)殺滅害蟲、定點(diǎn)灑農(nóng)藥醫(yī)學(xué)可以減少對(duì)人體其它完好組織的63發(fā)展現(xiàn)狀第7頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀第7頁/共35頁73發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)星、微型飛行器和進(jìn)入狹窄空間的微機(jī)器人展示了誘人的應(yīng)用前景和軍民兩用的戰(zhàn)略意義。第8頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀近年來,采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)83發(fā)展現(xiàn)狀

以日本為代表的許多國家在這方面開展了大量研究,重點(diǎn)是發(fā)展進(jìn)入工業(yè)狹窄空間微機(jī)器人、進(jìn)入人體狹窄空間醫(yī)療微系統(tǒng)和微型工廠第9頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀以日本為代表的許多國家在這方面開展了93發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)在國家自然科學(xué)基金、863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等的資助下,有清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、上海大學(xué)等科研院所針對(duì)微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究,并分別研制了原理樣機(jī)。第10頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)在國家自然科學(xué)基金、863高技103發(fā)展現(xiàn)狀目前國內(nèi)對(duì)微型機(jī)器人的研究主要集中在三個(gè)領(lǐng)域：(1)面向煤氣、化工、發(fā)電設(shè)備細(xì)小管道探測的微型機(jī)器人。(2)針對(duì)人體、進(jìn)入腸道的無創(chuàng)診療微型機(jī)器人。(3)面向復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)非拆卸檢修的微型機(jī)器人。第11頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀目前國內(nèi)對(duì)微型機(jī)器人的研究主要集中在三個(gè)領(lǐng)域：第1114幾種微型機(jī)器人第12頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人第12頁/共35頁124幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人修復(fù)血管和器官，研究中……第13頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人修復(fù)血管和器官，研究中……第1134幾種微型機(jī)器人

微型醫(yī)療機(jī)器人可以在原子級(jí)水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機(jī)器人做毫米級(jí)視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運(yùn)動(dòng)的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個(gè)別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng)；在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動(dòng)脈上堆積的脂肪等；可以將微型機(jī)器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對(duì)胃進(jìn)行全面檢查。第14頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人可以在原子級(jí)水平144幾種微型機(jī)器人微型管道機(jī)器人第15頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型管道機(jī)器人第15頁/共35頁154幾種微型機(jī)器人組成檢測系統(tǒng)信號(hào)傳遞動(dòng)力傳輸控制系統(tǒng)移動(dòng)載體第16頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人組成檢測系統(tǒng)信號(hào)傳遞動(dòng)力傳輸控制系統(tǒng)移動(dòng)載體164幾種微型機(jī)器人管道機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式大致可以分為以下三種：自驅(qū)動(dòng)（自帶動(dòng)力源）；利用流體推力；通過彈性桿外加推力；第17頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人管道機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式大致可以分為以下三種：174幾種微型機(jī)器人自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人包括輪式、腳式、爬行式、蠕動(dòng)式第18頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人包括輪式、腳式、爬行式、蠕動(dòng)184幾種微型機(jī)器人

目前微型管道機(jī)器人一部分仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。但隨著機(jī)械電子技術(shù)等學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)器人會(huì)更趨于體積小型化、結(jié)構(gòu)模塊化、功能多元化。第19頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人目前微型管道機(jī)器人一部分仍處于194幾種微型機(jī)器人微型飛行器第20頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型飛行器第20頁/共35頁204幾種微型機(jī)器人

根據(jù)美國國防預(yù)研局提出的要求,微型飛行器的基本技術(shù)指標(biāo)是:飛行器各項(xiàng)尺寸不超過150mm,重量為10～100g,續(xù)航時(shí)間20～60min,巡航速度30～60km/h,平臺(tái)有效載荷1～18g,飛行距離1～10km,能自主飛行。技術(shù)指標(biāo)第21頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人根據(jù)美國國防預(yù)研局提出的要求214幾種微型機(jī)器人

（1）在軍事方面,MAV可以裝備到排一級(jí)士兵,進(jìn)行低空軍事偵察、監(jiān)視、戰(zhàn)場損傷評(píng)估等;作為反輻射和微型攻擊武器,摧毀敵方雷達(dá)等電子設(shè)施以及攜帶微型戰(zhàn)斗部進(jìn)行攻擊;用于目標(biāo)搜索和通信中繼;進(jìn)行生化探測,并標(biāo)定危險(xiǎn)區(qū)域等。

（2）在民用方面,MAV可以用于交通監(jiān)控、邊境巡邏、森林及野生動(dòng)植物勘測、航空攝影、輸電線路檢查、環(huán)境監(jiān)測、氣象監(jiān)測、森林防火監(jiān)測等。用途第22頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人（1）在軍事方面,MAV可以裝224幾種微型機(jī)器人按照飛行機(jī)理的不同，分為微型固定翼飛行器微型旋翼飛行器微型撲翼飛行器分類第23頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人按照飛行機(jī)理的不同，分為分類第23頁/共35234幾種微型機(jī)器人“MicroStar”微型飛行器微型固定翼飛行器第24頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人“MicroStar”微型飛行器微型固定翼244幾種微型機(jī)器人微型旋轉(zhuǎn)翼飛行器大疆-精靈Phantom3SE第25頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型旋轉(zhuǎn)翼飛行器大疆-精靈Phantom254幾種微型機(jī)器人微型撲翼飛行器第26頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型撲翼飛行器第26頁/共35頁264幾種微型機(jī)器人微型水下機(jī)器人“飛魚號(hào)”（青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司）水下視頻拍攝第27頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型水下機(jī)器人“飛魚號(hào)”（青島羅博飛海洋技術(shù)274幾種微型機(jī)器人水污染探測、細(xì)小管道清淤、水下數(shù)據(jù)收集、輔助手術(shù)等等多種工作微型水下機(jī)器人的用途：第28頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人水污染探測、細(xì)小管道清淤、水下數(shù)據(jù)收集、輔助284幾種微型機(jī)器人生物細(xì)菌機(jī)器人人造細(xì)菌鞭毛第29頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人生物細(xì)菌機(jī)器人人造細(xì)菌鞭毛第29頁/共35頁294幾種微型機(jī)器人外觀：微型螺旋線形狀，模擬大腸桿菌和類似的細(xì)菌工作原理：這種機(jī)器人不需要自身動(dòng)力，也不存在任何移動(dòng)部件。唯一關(guān)鍵的就是磁場，以保證微磁頭可不斷地按正確方向向前運(yùn)動(dòng)。人造細(xì)菌鞭毛的應(yīng)用：攜帶藥物抵達(dá)人體內(nèi)預(yù)定的位置；移除人體內(nèi)動(dòng)脈斑塊；幫助生物學(xué)家修改細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

但這一研究仍處于初級(jí)階段，在實(shí)際應(yīng)用前還需要進(jìn)一步試驗(yàn)。第30頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人外觀：微型螺旋線形狀，模擬大腸桿菌和類似的細(xì)305展望未來第31頁/共35頁5展望未來第31頁/共35頁31展望未來

由于微型機(jī)器人是微機(jī)電系統(tǒng)研究的一個(gè)重要分支，它能夠在許多不適合人類和宏觀機(jī)器人工作的場合，如細(xì)小的工業(yè)管道及人體內(nèi)高效地工作，近幾十年來它的應(yīng)用十分廣泛，其未來發(fā)展的愿景也是十分美好.5展望未來第32頁/共35頁展望未來由于微型機(jī)器人是微機(jī)電系統(tǒng)研究的一個(gè)重32展望未來

從微型機(jī)器人的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景看，開發(fā)耗能低、結(jié)構(gòu)簡單、易于微型化、位移輸出和力輸出大、線性控制性能好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的微型機(jī)器人是未來的研究方向5展望未來第33頁/共35頁展望未來從微型機(jī)器人的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景看，開33感謝大家的觀賞!THANK

YOU!第34頁/共35頁感謝大家的觀賞!THANKYOU!第34頁/共35頁34謝謝觀看！第35頁/共35頁謝謝觀看！第35頁/共35頁35CONTENTS14253系統(tǒng)組成幾種微型機(jī)器人分類及用途展望未來發(fā)展現(xiàn)狀第1頁/共35頁CONTENTS14253系統(tǒng)組成幾種微型機(jī)器人分類及用途展361系統(tǒng)組成第2頁/共35頁1系統(tǒng)組成第2頁/共35頁371系統(tǒng)組成微型機(jī)器人微執(zhí)行器：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微

操作的MEMS器件微傳感器：感知外界變量微能源：為機(jī)器人的工作提供能量控制系統(tǒng)第3頁/共35頁1系統(tǒng)組成微型機(jī)器人微執(zhí)行器：將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為微動(dòng)作或微微傳感382分類及用途第4頁/共35頁2分類及用途第4頁/共35頁392分類及用途按所應(yīng)用的領(lǐng)域，分為醫(yī)療用和工業(yè)用等；按工作環(huán)境，分為管道微型機(jī)器人、微型飛行器和水下微型機(jī)器人等；按驅(qū)動(dòng)方式，分為氣動(dòng)、微電機(jī)驅(qū)動(dòng)、智能材料驅(qū)動(dòng)、能量場驅(qū)動(dòng)等；按移動(dòng)方式，分為輪式、足式、蠕動(dòng)式、泳動(dòng)式等。分類第5頁/共35頁2分類及用途按所應(yīng)用的領(lǐng)域，分為醫(yī)療用和工業(yè)用等；按工作環(huán)境40用途農(nóng)業(yè)殺滅害蟲、定點(diǎn)灑農(nóng)藥醫(yī)學(xué)可以減少對(duì)人體其它完好組織的傷害，縮短康復(fù)時(shí)間，消除手術(shù)引起的副作用工業(yè)給埋藏在地下的大量、無數(shù)的小口徑輸液管道的檢測和維護(hù)提供了一種很好方式和手段軍事軍事要地的報(bào)警、防衛(wèi)。深入敵后獲取重要的軍事情報(bào)2分類及用途RESEARCHBACKGROUNDS第6頁/共35頁用途農(nóng)業(yè)殺滅害蟲、定點(diǎn)灑農(nóng)藥醫(yī)學(xué)可以減少對(duì)人體其它完好組織的413發(fā)展現(xiàn)狀第7頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀第7頁/共35頁423發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)星、微型飛行器和進(jìn)入狹窄空間的微機(jī)器人展示了誘人的應(yīng)用前景和軍民兩用的戰(zhàn)略意義。第8頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀近年來,采用MEMS技術(shù)的微型衛(wèi)433發(fā)展現(xiàn)狀

以日本為代表的許多國家在這方面開展了大量研究,重點(diǎn)是發(fā)展進(jìn)入工業(yè)狹窄空間微機(jī)器人、進(jìn)入人體狹窄空間醫(yī)療微系統(tǒng)和微型工廠第9頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀以日本為代表的許多國家在這方面開展了443發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)在國家自然科學(xué)基金、863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等的資助下,有清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、上海大學(xué)等科研院所針對(duì)微型機(jī)器人和微操作系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究,并分別研制了原理樣機(jī)。第10頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)在國家自然科學(xué)基金、863高技453發(fā)展現(xiàn)狀目前國內(nèi)對(duì)微型機(jī)器人的研究主要集中在三個(gè)領(lǐng)域：(1)面向煤氣、化工、發(fā)電設(shè)備細(xì)小管道探測的微型機(jī)器人。(2)針對(duì)人體、進(jìn)入腸道的無創(chuàng)診療微型機(jī)器人。(3)面向復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)非拆卸檢修的微型機(jī)器人。第11頁/共35頁3發(fā)展現(xiàn)狀目前國內(nèi)對(duì)微型機(jī)器人的研究主要集中在三個(gè)領(lǐng)域：第1464幾種微型機(jī)器人第12頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人第12頁/共35頁474幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人修復(fù)血管和器官，研究中……第13頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人修復(fù)血管和器官，研究中……第1484幾種微型機(jī)器人

微型醫(yī)療機(jī)器人可以在原子級(jí)水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機(jī)器人做毫米級(jí)視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運(yùn)動(dòng)的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個(gè)別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng)；在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動(dòng)脈上堆積的脂肪等；可以將微型機(jī)器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對(duì)胃進(jìn)行全面檢查。第14頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型醫(yī)療機(jī)器人可以在原子級(jí)水平494幾種微型機(jī)器人微型管道機(jī)器人第15頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型管道機(jī)器人第15頁/共35頁504幾種微型機(jī)器人組成檢測系統(tǒng)信號(hào)傳遞動(dòng)力傳輸控制系統(tǒng)移動(dòng)載體第16頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人組成檢測系統(tǒng)信號(hào)傳遞動(dòng)力傳輸控制系統(tǒng)移動(dòng)載體514幾種微型機(jī)器人管道機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式大致可以分為以下三種：自驅(qū)動(dòng)（自帶動(dòng)力源）；利用流體推力；通過彈性桿外加推力；第17頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人管道機(jī)器人按照驅(qū)動(dòng)方式大致可以分為以下三種：524幾種微型機(jī)器人自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人包括輪式、腳式、爬行式、蠕動(dòng)式第18頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人自驅(qū)動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人包括輪式、腳式、爬行式、蠕動(dòng)534幾種微型機(jī)器人

目前微型管道機(jī)器人一部分仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。但隨著機(jī)械電子技術(shù)等學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)器人會(huì)更趨于體積小型化、結(jié)構(gòu)模塊化、功能多元化。第19頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人目前微型管道機(jī)器人一部分仍處于544幾種微型機(jī)器人微型飛行器第20頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型飛行器第20頁/共35頁554幾種微型機(jī)器人

根據(jù)美國國防預(yù)研局提出的要求,微型飛行器的基本技術(shù)指標(biāo)是:飛行器各項(xiàng)尺寸不超過150mm,重量為10～100g,續(xù)航時(shí)間20～60min,巡航速度30～60km/h,平臺(tái)有效載荷1～18g,飛行距離1～10km,能自主飛行。技術(shù)指標(biāo)第21頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人根據(jù)美國國防預(yù)研局提出的要求564幾種微型機(jī)器人

（1）在軍事方面,MAV可以裝備到排一級(jí)士兵,進(jìn)行低空軍事偵察、監(jiān)視、戰(zhàn)場損傷評(píng)估等;作為反輻射和微型攻擊武器,摧毀敵方雷達(dá)等電子設(shè)施以及攜帶微型戰(zhàn)斗部進(jìn)行攻擊;用于目標(biāo)搜索和通信中繼;進(jìn)行生化探測,并標(biāo)定危險(xiǎn)區(qū)域等。

（2）在民用方面,MAV可以用于交通監(jiān)控、邊境巡邏、森林及野生動(dòng)植物勘測、航空攝影、輸電線路檢查、環(huán)境監(jiān)測、氣象監(jiān)測、森林防火監(jiān)測等。用途第22頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人（1）在軍事方面,MAV可以裝574幾種微型機(jī)器人按照飛行機(jī)理的不同，分為微型固定翼飛行器微型旋翼飛行器微型撲翼飛行器分類第23頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人按照飛行機(jī)理的不同，分為分類第23頁/共35584幾種微型機(jī)器人“MicroStar”微型飛行器微型固定翼飛行器第24頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人“MicroStar”微型飛行器微型固定翼594幾種微型機(jī)器人微型旋轉(zhuǎn)翼飛行器大疆-精靈Phantom3SE第25頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型旋轉(zhuǎn)翼飛行器大疆-精靈Phantom604幾種微型機(jī)器人微型撲翼飛行器第26頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型撲翼飛行器第26頁/共35頁614幾種微型機(jī)器人微型水下機(jī)器人“飛魚號(hào)”（青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司）水下視頻拍攝第27頁/共35頁4幾種微型機(jī)器人微型水下機(jī)器人“飛魚號(hào)”（青島羅博飛海洋技術(shù)624幾種微型機(jī)器人水污染探測、細(xì)小管道清淤、水下數(shù)據(jù)收集、輔助手術(shù)等等多種工作微型水下機(jī)器人的用途：第28頁/共35頁4幾種微型機(jī)器