面向片上細(xì)胞操作的雙柔性微動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，人們不僅在大型機(jī)器人領(lǐng)域取得了重大成果，而且在微觀領(lǐng)域也有所涉獵。光纖對(duì)接、精密儀器，尤其是動(dòng)植物基因工程、產(chǎn)品育種等領(lǐng)域都需要微米甚至是納米級(jí)的細(xì)微操作技術(shù)，這種形式導(dǎo)致了人們對(duì)研制出相應(yīng)的微操作機(jī)器人系統(tǒng)的迫切需要。當(dāng)然，在最近幾十年的時(shí)間里，各種各樣的微操作機(jī)器人相繼面世，由串聯(lián)機(jī)構(gòu)微操作到并聯(lián)機(jī)構(gòu)微操作平臺(tái)，有一維操作平臺(tái)到二維平臺(tái)甚至多維操作平臺(tái)，而且微操作系統(tǒng)所能達(dá)到的精度也越來(lái)越高。

2、本文設(shè)計(jì)研究了一種面向片上細(xì)胞操作的微操作平臺(tái)。該操作平臺(tái)采用了差動(dòng)式放大原理對(duì)壓電陶瓷的輸出位移進(jìn)行有效放大，其主要內(nèi)容如下:
　　首先，論文介紹了微操作系統(tǒng)的產(chǎn)生以及發(fā)展的歷程，對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的微操作系統(tǒng)加以概述，并分析了微操作系統(tǒng)的研究對(duì)生活帶來(lái)的重大意義。然后給出了本文所設(shè)計(jì)的基于差動(dòng)放大的雙柔性微操作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，對(duì)其放大原理進(jìn)行分析，并將構(gòu)成平臺(tái)所需的元件進(jìn)行比較，主要是對(duì)其柔性元器件的選擇做了許多工作，選取了適合本機(jī)構(gòu)的

3、直圓型柔性鉸鏈以及堆疊型的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器。接著根據(jù)所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)所需要達(dá)到的性能要求，運(yùn)用靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)知識(shí)對(duì)整個(gè)平臺(tái)的輸入與輸出柔度進(jìn)行理論計(jì)算，并運(yùn)用拉格朗日能量法，對(duì)平臺(tái)的自然頻率加以推導(dǎo)計(jì)算。然后為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)高精度的要求，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行以擁有較大固有頻率為目標(biāo)的多約束優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化方法采取能夠?qū)ふ胰肿顑?yōu)的粒子群優(yōu)化算法(PSO)。最后為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，運(yùn)用ANSYS仿真分析軟件對(duì)平臺(tái)所能達(dá)到的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)平臺(tái)模型施