摘要：研制了一款具有控制参数自调整功能的非接触式微量试剂分配系统,该系统采用精密微电磁阀控制预压液体的流动来实现试剂的分配操作。独特的试剂分配管路设计使电磁阀不易堵塞;非接触式的分配方式减少了试剂污染,分配速度更快,更易清洗。研制了一款MEMS压差式微流量传感器并集成于系统中用于采集试剂分配过程中的流量信息,实现了试剂特性和体积变化时控制参数的自动调整,提高了分配精度和灵活性。针对不同粘性试剂进行分配精度的测试,结果表明,该系统最小可分配50 nl体积试剂,分配精度达8%。在分配试剂体积>1μl时,重复精度<3%。该试剂分配系统可在高通量试剂操作过程中,针对多种不同特性试剂进行快速、灵活、微量、精确的试剂分配操作。

摘要：纳米操作技术是能精确地改变、控制原子、分子及纳米尺度器件的技术。在总结纳米操作系统的概念、组成结构的基础上,分析了国内外的最新动态及其关键技术,为纳米操作系统的进一步设计与开发提供了翔实的信息和参考依据,并对纳米操作系统未来的发展趋势进行了展望。

摘要：在压电陶瓷等效电学模型的基础上,结合外加驱动信号波形分析了基于惯性-摩擦驱动的球基微驱动器在工作过程中金属球产生逆转现象的原因,建立了金属球的转速及位移模型,采用快速放电回路和加速压电陶瓷放电的方法减小金属球的逆转位移及振动;利用压电陶瓷管作为微驱动元件,设计了基于惯性-摩擦驱动的球基微驱动器,并采用不同频率的三角波信号对所设计微驱动器进行试验测试.结果表明:驱动信号频率越高,微驱动器的振动现象越明显;当驱动信号频率接近、等于或大于微驱动元件(压电陶瓷管)的固有放电周期时,金属球出现无规律运动,导致微驱动器失效;根据1 H z低频信号时的试验结果与计算所得结果基本吻合,证明了所建立的逆转理论模型的合理性.

摘要：针对目前数字微流控芯片驱动电压比较高的问题,本文对比传统的驱动电极结构,研制了一种可以降低驱动电压的半月形驱动电极数字微流控芯片。首先,基于介电湿润原理,分析微液滴所受介电湿润力和微液滴接触圆上有效三相接触线所对应弦长的关系。接着,对比分析了传统的方形、叉齿形驱动电极与提出的半月形驱动电极上液滴有效三相接触线所形成的弦长大小;分析得出3种驱动电极结构中半月形驱动电极所形成的有效弦长最大,从而表明半月形驱动电极的数字微流控芯片上介电驱动力最大。最后,利用设计制作的3种驱动电极介电湿润芯片分别实验验证驱动液滴的效果。结果表明,所研制的半月形驱动电极数字微流控芯片的最小驱动电压分别比方形和叉齿形驱动电极芯片降低了约37%和67%。另外,当有效驱动电压为60V时,半月形驱动电极芯片上2μL去离子水微液滴的速度约为10cm/s,分别是方形与叉齿形驱动电极芯片上液滴速度的3倍和2倍。得到的实验数据证明了半月形驱动电极数字微流控芯片实现了降低芯片驱动电压的目的。

摘要：介绍用于MEMS自动微装配的机器人系统的构成,讨论组成该系统的若干关键技术,包括宏/微精密定位技术、显微视觉系统、微夹持器的设计、系统的标定以及装配策略．集成各单元技术,以外径＜2 mm的微行星齿轮减速器为示范装配对象,研制能够完成微装配任务的微装配机器人．融合显微视觉和力信息,采用相应的装配策略,在2．5 min内,实现难度最大的3个行星齿轮的自动装配．

摘要：介绍了基于误差补偿的机器人系统原理,采用等电位环和驱动屏蔽电缆技术,设计了电容式微位移传感器及其信号调理电路。该电路包括改进型的电容运算放大器检测电路、精密全波整流电路和滤波电路等。试验结果表明:该电容式传感器的分辨力优于0.1μm,全量程非线性度小于0.2%;利用该电容式传感器测试偏摆误差,并进行偏摆误差补偿,机器人的性能得到提高。

摘要：将微直线电机宏动机构与双晶片压电悬梁微动机构结合,研制高精度、大范围的组合式微夹持器。针对宏微结合的结构形式,设计组合式微夹持器宏微控制系统。采用仿人智能PI控制方法,提高了控制精度。测试实验表明,闭环控制系统取得较好效果。

摘要：本文设计了一种由压电陶瓷驱动的应变片进行检测的平面三自由度纳米定位平台,该平台采用的是平板铰链、直圆铰链及单边V型铰链导向的3-PRR结构。通过建立平台的伪刚体模型及对其进行位姿分析,获得了平台的正、逆解。同时,运用有限元分析方法对平台进行了仿真分析。搭建了3-PRR平面三自由度纳米定位平台测试实验系统对所设计平台进行试验。实验结果显示:3-PRR平台沿x轴、y轴的行程及最大转角分别为-11.32~11.41μm、-12.47~12.76μm、3.63′,对应的分辨率分别为71nm、83nm、1.35″。理论分析结果、有限元仿真结果与实验结果的最大误差分别为5.87%、6.19%,验证了理论分析和有限元仿真的正确性。x轴及y轴的位移输出与应变片的输出电压近似呈正比关系,证实了利用应变片来检测3-PRR平台运动的可行性。

摘要：使用压电陶瓷堆材料作为微驱动元件,设计了一种三自由度基于尺蠖蠕动原理工作的精密移动定位微小型机器人。采用显微镜作为测量元件,通过测量机器人移动时像素点位置的方法,完成了对该机器人沿X、Y方向的直线移动定位以及绕Z轴的θ角转动定位的试验测试,测试结果证明了设计的合理性与实用性。

摘要：将超声振动切割引入生物显微操作领域,提出压电超声振动微切割理论.基于此理论,为满足实际操作中不同显微切割样本对不同切割能量即不同振动频率和振动幅值调整的需求,利用叠堆压电陶瓷作为超声发生装置,研制了面向生物显微操作的微切割工具及其驱动与控制系统.该显微切割工具操作频率0.5～40 kHz,振动输出位移0～2 μm.最后,针对肝脏组织病理切,利用该显微切割工具进行超声振动显微切割实验,获得了较好的切割效果,充分验证了生物组织切片超声振动显微切割可行性.该显微切割工具的研制为生物显微切割操作系统的研究开发提供了技术保证.