微游動機器人的外形尺寸一般在亞微米到微米級別,可在液體環(huán)境中將多種驅(qū)動能源轉(zhuǎn)化成受控的機械運動。隨著微納米技術的發(fā)展,微游動機器人已經(jīng)逐漸應用于生化傳遞、生物傳感、靶向遞藥等生物醫(yī)學領域,以及在環(huán)境領域的污染處理中,體現(xiàn)出了廣闊的應用前景。然而,傳統(tǒng)的機器部件的制造和組裝方法使得大批量制備微游動機器人成為難題。并且微游動機器人的應用環(huán)境通常在液體中,又受到其自身尺寸的限制,導致其運動的雷諾系數(shù)極低,此時慣性力可以忽略,粘滯阻力占據(jù)主導地位,使得其在微觀環(huán)境中的運動控制變得十分困難。若想將微游動機器人應用于靶向給藥領域,仍存在著生物兼容性差、液體環(huán)境運動控制困難、細胞避障等一系列難題亟待解決。為了解決以上難題,開發(fā)了一種基于花粉材質(zhì)的微游動機器人,并研究其控制方法和避障運動軌跡規(guī)劃。本文通過生物雜化的方法高效低成本的制備出尺寸均勻的微游動機器人,采用真空加載的技術手段使其具備了優(yōu)異的磁性特征,同時保持了微游動機器人的內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu),為藥物的裝載提供了可能。并對微游動機器人進行動力學分析為其運動控制提供理論支撐。而后基于動態(tài)窗口算法,提出了一種磁驅(qū)微游動機器人的避障策略,該方法成功實現(xiàn)了在顯... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

納米線與納米管馬達

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-陰陽球馬達則是采用了二氧化硅微球表面噴涂或沉積金屬層，使得球體的兩個半球表面材質(zhì)發(fā)生變化，形成兩側(cè)不對稱的結(jié)構(gòu)。與納米管類似，陰陽球馬達的推動力也大多來源于化學反應產(chǎn)生的氣泡，利用兩側(cè)產(chǎn)生的動力不對稱性，使得納米微球在液體中產(chǎn)生了前進的動力。圖1-3為紫外光驅(qū)動的水中陰陽球馬達[5]。(a)光驅(qū)動陰陽球納米馬達(b)螺旋微納機器人圖1-2陰陽球納米馬達與螺旋形微納機器人（3）螺旋形微納機器人螺旋形微納機器人起初是受到了自然界中細菌鞭毛運動的啟發(fā)，采用自卷曲技術手段人工合成的金屬材料的微納機器人。通過逐步對合成方法的改良與優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過模板電沉積技術制備出螺旋致密，形狀均一的納米螺旋結(jié)構(gòu)[6]。（4）生物雜化微納機器人(a)藻類模板合成的微納機器人(b)孢子模板合成的微納機器人圖1-3生物雜化微納機器人

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-陰陽球馬達則是采用了二氧化硅微球表面噴涂或沉積金屬層，使得球體的兩個半球表面材質(zhì)發(fā)生變化，形成兩側(cè)不對稱的結(jié)構(gòu)。與納米管類似，陰陽球馬達的推動力也大多來源于化學反應產(chǎn)生的氣泡，利用兩側(cè)產(chǎn)生的動力不對稱性，使得納米微球在液體中產(chǎn)生了前進的動力。圖1-3為紫外光驅(qū)動的水中陰陽球馬達[5]。(a)光驅(qū)動陰陽球納米馬達(b)螺旋微納機器人圖1-2陰陽球納米馬達與螺旋形微納機器人（3）螺旋形微納機器人螺旋形微納機器人起初是受到了自然界中細菌鞭毛運動的啟發(fā)，采用自卷曲技術手段人工合成的金屬材料的微納機器人。通過逐步對合成方法的改良與優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)可以通過模板電沉積技術制備出螺旋致密，形狀均一的納米螺旋結(jié)構(gòu)[6]。（4）生物雜化微納機器人(a)藻類模板合成的微納機器人(b)孢子模板合成的微納機器人圖1-3生物雜化微納機器人

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微納馬達及其制備和應用研究進展[J]. 董任峰,任碧野.  功能材料與器件學報. 2013(02)
[2]物理氣相沉積技術的研究進展與應用[J]. 吳笛.  機械工程與自動化. 2011(04)
[3]物理氣相沉積技術制備的硬質(zhì)涂層耐腐蝕的研究進展[J]. 張洪濤,王天民,王聰.  材料導報. 2002(08)
[4]物理氣相沉積技術的新進展[J]. 李健,韋習成.  材料保護. 2000(01)

碩士論文
[1]融合動態(tài)窗口法與A*算法的港口AGV路徑規(guī)劃方法研究[D]. 張曉熠.北京交通大學 2019
[2]基于螢火蟲算法和動態(tài)窗口法的移動機器人混合路徑規(guī)劃[D]. 銀長偉.重慶大學 2018



本文編號：3449757