设计了一种新型磁控微机器人驱动系统,采用机械-电磁混合驱动方式控制磁性微机器人在二维平面内进行任意方向的运动。对磁场发生装置和控制系统工作原理进行了详细论述,并进行了基于位置信息的自动控制实验。实验结果表明,机械-电磁混合驱动系统不仅结构简单,而且具有转向精度高、响应速度快等优点,验证了混合驱动系统的有效性,为磁控微机器人驱动系统的研制提供了新的思路。

通过对手术机器人智能化视触感知与自主化操作技术在腹腔镜与消化内镜两类典型应用场景下的应用与价值分析,重点介绍了智能化感知、自主规划与操作及微型化力触觉感知技术。在智能化感知技术中,重点介绍了基于在线视觉反馈的智能化分割与三维重构技术;在自主规划与操作技术中,着重介绍了腹腔镜下创口的自主化缝合与内窥镜控制方法;在微型化力触觉感知技术中,面向消化内科的狭小操作环境,介绍了手术机器人柔性化与微型化力感知技术的典型化应用。最后借助对近年来手术机器人技术文献的梳理,进一步讨论手术机器人在智能化与自主化方面的典型性问题与未来的发展方向。

针对内燃机缸孔位置度误差的测量要求,研究了四缸孔位置度的测量方法,建立了其误差测评的数学模型,并在此基础上研制了用于四缸内燃机缸孔位置度测量的专用测量仪器.该测量仪器在工厂使用中,取得了满意的测量效果.

双压电膜是由压电材料层、环氧树脂层、金属层组成的复合板.将双压电膜组合在一起构成管内移动微小机器人的驱动器.该文以压电本构方程为基础,建立双压电膜驱动器的机电耦合的有限元模型,采用有限元分析软件对双压电膜驱动器进行静态和模态分析,同时对驱动器静态位移与固有频率进行测试.将有限元分析与实验测试结果进行对比分析,两者的结果一致.

根据仿生学原理,采用分立式布局,研制出大行程高分辨率旋转微驱动器.该微驱动器采用电磁铁箝位、压电陶瓷驱动的爬行式步进机构形式,实现了光学镜面的二维微调整操作.实验表明,该微驱动器具有分辨率高、行程大、步距可变等特点,也适用于其它微操作中大行程高分辨率的旋转驱动.

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题，采用体硅加工技术成功地研制了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度纳米级定位平台。介绍了定位平台的相关制作工艺，并对关键工艺进行了分析，总结了导致器件失效的主要原因，探讨了减少失效的方法。同时，提出了一种可行的面内侧面压阻加工方法。通过对深度反应离子刻蚀（DRIE）工艺参数的调整，成功地刻蚀出大尺寸、大深宽比的结构释放窗口，释放了最小线宽为2．5μm，厚度为50μm的梳齿结构。

康复机器人是目前研究的热点方向之一,该文针对人体下肢康复助行问题,设计了下肢康复助行机构,并对抬升机构和助行行走机构的工作原理进行分析,针对于多自由度情况,设计了经济实用的液压驱动系统。

具有立体定向技术的放疗机器人在治疗胸腹腔肿瘤时,人体的呼吸运动给肿瘤精准定位造成的干扰无法忽视。为了补偿呼吸运动,提高放疗机器人的治疗精度,采取的主要方法是呼吸实时跟踪技术,即通过建立体内肿瘤和体表标记点之间的关联模型,由标记点的运动预测肿瘤位置,从而调节机械臂射束进行精确放疗。针对肿瘤呼吸运动跟踪建模问题,设计了一款三维肿瘤呼吸运动模拟器,该模拟器可以稳定地模拟肿瘤和标记点之间非线性和时滞的运动关系,为放疗机器人的肿瘤呼吸运动跟踪模型提供数据来源与验证平台。

针对介电湿润芯片上液滴在电场作用下的运动过程,对液滴从静止到运动的机理进行了研究.根据电磁极化原理并结合克劳修斯莫索提方程对固液接触面的极化机理进行了研究,在极化性与介电常数之间建立了一个连接.应用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对芯片中的电场进行建模和数值仿真,分析了芯片中电场强度和麦克斯韦应力张量对液滴受力的影响,建立了液滴内部流体静压力差公式,分析了液滴的运动过程和机理.最后,通过实验验证了液滴的运动过程。

康复机器人是目前研究的热点方向之一，该文针对人体下肢康复助行问题，设计了下肢康复助行机构，并对抬升机构和助行行走机构的工作原理进行分析，针对于多自由度情况，设计了经济实用的液压驱动系统。