管道微型(xing)機器人聰發展近，李(li)，章(zhang)亞(ya)男(nan)，陳(chen)方泉(quan)，龔(gong)振(zhen)邦上海大學精密機械(xie)工程係，上海2018001微型機械與(yu)微型機器(qi)人微型機(ji)械肘(zhou)1016從廣(guang)義上包括了微小型和(he)納(na)米機械，但(dan)並非(fei)普通(tong)機械單純(chun)微小(xiao)化，而是指可以(yi)批量(liang)製作(zuo)的，集微型機構微(wei)型傳(chuan)感器微型執行器以及(ji)信(xin)號處理和控(kong)製電(dian)路直至(zhi)接口(kou)通訊和電項技(ji)術(shu)也稱(cheng)為微型製造技術MicoManufactung，各國的發展側(ce)重點有所(suo)區別。

　　微型機電係(xi)統是個(ge)新(xin)興的技術領(ling)域(yu)，1所不為(wei)微型機電係統(tong)的模(mo)型。微型機電係統在(zai)工(gong)業信息處(chu)理和通訊(xun)航(hang)空(kong)航天(tian)航海醫學和生(sheng)物(wu)工程農(nong)業和家庭(ting)服務(wu)等領域有(you)著潛(qian)在的巨(ju)大應用前(qian)景(jing)。許多國家都很(hen)重視微型機電係統技術的(de)研(yan)究和開(kai)發(fa)，美國，日(ri)本西歐些國(guo)家等在九十年代(dai)紛(fen)紛將(jiang)其列人(ren)高(gao)技術發展規(gui)劃。

　　微型機器人41是(shi)可(ke)編程通用的微型機械，用厘(li)5研究開發的重要(yao)分支。微型機器人係統本身很小，便於進人微小空間進行(xing)操作。微型機器人不(bu)可簡(jian)單(dan)理解(jie)為普(pu)通機器人的微小化。微型機器人學(xue)是個多學科交叉(cha)的前沿(yan)學科(ke)，它以機械電子技術為基礎(chu)，還涉及到(dao)化(hua)學計算(suan)機科學材(cai)料科學生物科學通信和，動控製等(deng)許多領域。

　　雖然大管道行走的機器人國內外(wai)已開發了許多(duo)，但在直徑20，左(zuo)右管道(dao)中的微型機器人的研究才(cai)剛起步(bu)，由(you)於受結構(gou)尺(chi)寸和作業空間的限(xian)製(zhi)，微型機器人很難采用(yong)常(chang)規的驅(qu)動方式和驅動(dong)機構，必須(xu)研究出新穎(ying)的驅動方式(shi)和相應的驅動器。管道微型機器人是種(zhong)可沿細小管道內部(bu)或外部自(zi)動行走(zou)，攜有種或多種傳感器及操(cao)作器，在操作人員(yuan)的遙(yao)控操作或計算機的自動控製下，能(neng)夠進(jin)行係列(lie)管道作業的機電儀(yi)體(ti)化係統。管道微型機器人的應用範(fan)圍有醫療(liao)生物工程細(xi)小工業(ye)管道的檢測和維(wei)修等。

　　基(ji)金項(xiang)目(mu)國家863計劃(hua)智能機器人主資助(zhu)項目863512041898成找(zhao)，找崎2000.5 2國外管道微型機器人近(jin)況日本在微型機械方麵(mian)側重(zhong)於機械製造，開發出不少實用產品。日本(ben)在管道微型機器人方麵的研究最(zui)為活(huo)躍(yue)和富有代性(xing)。日本通商產業省的微機械技術十年(nian)計(ji)劃的大應用0標(biao)中的前兩大(da)目標就(jiu)與管道有關，即(ji)製造(zao)出能進入(ru)工業管(guan)道檢(jian)修(xiu)的微型機械和能進人人體進行診(zhen)斷和實(shi)行手(shou)術的微型機器人。

　　曰(yue)本DENSO公(gong)司研製出(chu)壓電元(yuan)件驅動的微型機器人，用於細小工業管道的自動化檢測工作。微型機器人主要由壓電元件配(pei)重和夾鉗組(zu)成，攜帶渦(wo)流(liu)傳感(gan)器進行檢測，該微型機器人是根據慣性衝(chong)擊運(yun)動的原理(li)設(she)計的。2為慣性衝擊(ji)運動的原理小意(yi)，3為微型機器人的運動意。合(he)理配置本體和配重的質(zhi)量，再用定頻率，定(ding)幅值(zhi)的鋸(ju)齒波(bo)電壓作用於壓(ya)電元件，就能實現(xian)微型機器人在管道內(nei)的前後(hou)移動。030公司(si)先用層(ceng)疊(die)式壓電陶(tao)瓷作為驅動器，做出的微型機器人本體直徑5.5長(zhang)2自重18，移(yi)動速度為6成可在0而的管道內作水平垂(chui)直運動。後來(lai)050公司用雙(shuang)壓電晶片(pian)對(dui)其進行了(le)改進，改(gai)進型的移動速(su)度是原(yuan)先本體壓電元料(liao)東京工業大學開發出了基於(yu)螺旋(xuan)輪式運動原理微型機器人，該微型機器人的本體由幾個單元體通過(guo)彈簧連接而成(cheng)。每個單元體上均布(bu)有隻(zhi)支撐臂，用螺旋彈(dan)簧將支撐臂上(shang)的小輪(lun)緊(jin)壓在管道內壁(bi)上，產生預(yu)壓力(li)。小輪的軸線相(xiang)對單元體的軸(zhou)線傾(qing)斜(xie)了個角(jiao)度，通過軟軸將扭(niu)矩(ju)作用於單元體上使(shi)微型機器人運動。該機器人帶(dai)上微型，攝(she)像(xiang)機可用於細小工業管道的檢測(ce)工作。4為螺旋輪器人可在內徑025.4，曲(qu)率半徑不小於2的管道內移動，速度(du)約(yue)348.

　　1.細小管道2.輪子(zi)的軌(gui)跡3.小輪4.微型機器人本體5.驅動力矩支(zhi)壓電致(zhi)動器配重慢(man)速伸(shen)展(zhan)慢速收縮(suo)慣性力最大摩(mo)擦力加快速收縮4，快(kuai)速伸展3向右移動1向(xiang)左移動針(zhen)對核(he)電站蒸汽發生器的熱(re)交換管道外麵檢測工作自動化的要求，日本菱公司提出了研製鏈型機器人可在蒸(zheng)汽(qi)發生器的熱交換(huan)管道間的固(gu)定板上移動，檢查熱交換管與固定板相交(jiao)處有無(wu)缺(que)陷，多個類似的微型機器人可以連接(jie)成條(tiao)鏈，繞(rao)在管子外麵上下(xia)移動來對管子外麵進行檢測。其(qi)間的關鍵(jian)技術在驅動器的微小也技術微型機器人的連接與斷開技術和分(fen)布式微型機器人自治(zhi)係統的控製技術。目前微馬達(da)微行星齒(chi)輪減速器和單個微型機器人已(yi)研製成功(gong)，鏈(lian)式微型機器人係統的仿(fang)真(zhen)實驗亦獲成功。

　　曰本名(ming)古(gu)屋大學研製出了不需(xu)電纜供(gong)能的管道微機器人，微機器人由管道外的電磁場(chang)來驅動控製，外徑為21可用於檢測和生物醫(yi)學研究(jiu)。東京工業大學根(gen)據蚯蚓蠕動原理開發出了種蠕(ru)動式管道微機器人，6為該管道微機器人的個蚯蚓型移動單元，7為其運動原理。它采(cai)用氣壓驅動柔性微執行器1人，整(zheng)個機器人由節(jie)單元組成，按(an)照(zhao)定的控製規律(lv)使節單元協調動作能夠實現微機器人在直(zhi)徑為10管內的前後移動，移動速度為2.25.

　　1移動方向用於人體管道檢測的微型機器人要求管徑(jing)更(geng)細，柔(rou)軟性安全性更。日本的主要研究單位(wei)有澳(ao)林(lin)帕(pa)斯光學公司和名古屋大學，主(zhu)要采用8形狀(zhuang)記憶(yi)合金作柔軟彎(wan)曲運動，目前可達到的最小直徑為長度為兒(er)十毫(hao)米。名古屋(wu)大學研製目標是使微型機器人進人腦(nao)部微血(xue)管。菱(ling)公司基礎部研製了種5螺(luo)旋彈簧(huang)式主動內窺(kui)檢查(cha)微型機器人，它(ta)由彎曲部2個3執(zhi)行器和纖維鏡組成。另種進人人體的進行醫療和檢查用的微型機器人是藥丸(wan)型微機械係統，日本早(zao)稻田(tian)大學正在進行此項研究。此(ci)外，東京(jing)大學生物醫學工程中心(xin)提出了應(ying)用動壓潤(run)滑理論(lun)驅動微小執行器在體內運動的設想，即使用個螺旋凸緣(yuan)式驅動器，依(yi)靠其和粘液之間產生的剪(jian)切(qie)力進行驅動，驅動器和人體不直接接觸，既(ji)能保(bao)證主動驅動，又(you)不過分傷(shang)害(hai)人體組織。

　　美(mei)國加(jia)州(zhou)理工學院研製了種主動內窺檢查微型機器人，這種管道微型機器人尾部拖有線纜(lan)控製信號線，進出氣(qi)導管和光(guang)纖束，本體主要由支撐器和延展器組成，采用蚯蚓(yin)蠕動方(fang)式運動。卡內基梅(mei)隆大學也(ye)研製了種主動內窺檢查微型機器人，它由導向機構骨架(jia)和橡膠管組成。骨架能夠(gou)在剛(gang)性和柔性之間轉換，橡膠(jiao)管有定硬度且(qie)能沿著(zhu)骨(gu)架移動，兩(liang)者之(zhi)間有足(zu)夠的潤滑來保證相互(hu)滑動。

　　法(fa)國在1995年已研製出直徑1長度為31裝置，可安裝(zhuang)照明電源(yuan)切割頭電視(shi)頭等。微型機器人從(cong)口腔進人人體後，醫生在體外通過無線電對其進行跟蹤(zong)和控製。微型機器人可在胃(wei)腸(chang)道特定部位施放藥物，觀(guan)察病(bing)灶(zao)情況(kuang)，甚(shen)至可以用絲(si)線套(tao)住，結紮小腫瘤(liu)並(bing)將其切除(chu)。

　　意大利(li)開發了用於結腸檢查的攜(xie)帶主動內窺鏡口組成。母體裝有診斷(duan)和手術工具(ju)，並提(ti)供驅動力，運動方式為蠕動式。母體由個模塊(kuai)組成，兩個模塊起定位和支撐(cheng)作用，第個模塊起伸縮作用。每(mei)個工作循(xun)環(huan)有7個狀態，受(shou)微型氣體分配器控製。

　　3我國管道微型機器人近況我國學術界(jie)和有關政(zheng)府(fu)部門對微技術的研究也相當(dang)重視，國家自然科學基金會(hui)863計劃和國防(fang)科工委對微機械或MEMS都(dou)有不少(shao)的資助。我國在麵向管道檢測的微型機器人研究方麵取(qu)得(de)了定的成果(guo)。

　　中國科技大學研製出了基於3河(he)導向的用於人體腸道檢查和腹腔(qiang)手術的醫用蠕動式管道微型機器人。攜帶的內窺鏡(jing)檢測微型機器人在可控的SMA元件的作用下可以實現自主導向。3元件(jian)的變位量與溫(wen)度內阻存在對應的關係，所以SMA既可作為驅動元件又可作為傳感器。本例(li)中(zhong)，3元件和軟(ruan)芯(xin)被(bei)做(zuo)成多竹(zhu)節結構，通過對其通電控製，微型機器人頭(tou)部的內窺鏡整體能在空間(jian)維方向彎曲成所需要的形(xing)狀，乃(nai)至複(fu)雜(za)的8型，因此微型機器人容(rong)易(yi)穿越(yue)大腸不規則(ze)的各種管道，大大降低患者的痛(tong)苦。8為該微型機器人主動引導機構，9為該微型機器人主動引導(dao)控製框。上海交通大學也進行了類似(shi)的研究工作。上海交通大學還(hai)研製了2，1大小的微馬(ma)達和10，1級(ji)的微型小車(che)，有望(wang)用於工業管道管內和管間的檢測工作。上海交通大學研究成果還有基於永磁(ci)鐵的電磁力式微型機器人。廣東工業大學也進行了些管道微型機器人的研究工作。

　　編輯(ji)啟迪(di)研究方向為機電體化，微型機師(shi)。研究方向為智(zhi)能機器人，SMA元件⑷竹節式結(jie)構上海大學微機械中心在國家自然(ran)科學基金國家(jia)863計劃和上海市教(jiao)委(wei)科委的資助下進行了係列細小工業管道微型機器人的研究工作，在跟蹤國外發展動向時積極進行技術創新，取得了不少成果。上海(hai)大學微機械中心成功研製了基於電磁力式人。不需軟軸驅動的螺旋輪式菅內微型機器人，還研製了微管道機器人用的微夾持機械手。目前該(gai)中心正(zheng)在進行管間移動微型車高聚(ju)物仿生筋肌(ji)驅動的管內蠕動式微型機器人，管內無纜供能管內無纜信號傳送和麵向管道檢測的多微型機器人移動控製協調(diao)及集(ji)成技術的研究工作。

　　麵向管道檢測的微型機器人有深厚(hou)的應用背(bei)景和廣闊的前景，目前我國的研究狀況與國外相比(bi)還有不小的差(cha)距。草莓视频97mm碰碰不僅要進行技術跟(gen)蹤，而(er)且要勇於創(chuang)新，抓住這個前沿課(ke)，將微型機器人技術應用到對國民經濟建(jian)設發展影(ying)響(xiang)較(jiao)大的領域。

　　器人。

　　龔振邦(bang)男，教授，博士(shi)生收(shou)稿(gao)日期(qi)19991227廣台名為042200的帶鋸床在湖(hu)南(nan)機床廠研帶是目前國際國內最大的，床。

　　進的龍門(men)式結構，集機械壓係統於體，使用，自動接送(song)料，其切割精度外同(tong)類(lei)產品水(shui)平(ping)。該機床徑2米的管料空心料，重量為50噸(dun)，其外型高米(mi)，工作行程8米，重70餘1極調速，切割(ge)速度為13特(te)大型石油輸送管道。目育型鋸切設備(bei)僅(jin)有我國德家企(qi)業能夠生產。

　　能生產帶鋸床(chuang)又能生產帶業，是我國鋸床行業的龍(long)士廠生產(chan)的雙金屬帶鋸條占有市場，並成功地將產品出個國家。該廠(chang)生產的鋸切右及非金(jin)屬(shu)的管材。，422，製成功，也將為我國的西(xi)4氣東(dong)輸(shu)重點(dian)工程中起(qi)到重1可屬研西特大型臥(wo)式帶鋸床在我(wo)國廚(chu)製成功5晉3先(xian)液全(quan)內直件7無。東大的最國割工寬用分中種本業巧(qiao)過切栽(zai)，割該日丁電控是丁(ding)！。，既企該0的家的I條家廠M.另咖切特4，i 01夠發。80幾開用鈉60到大大米