微型机器人简介

第一篇：微型机器人简介

《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

《微机电系统设计学》读书报告

——浅谈微型机器人

吕玉峰

21225099

摘要：微型机器人是微机电系统的重要分支，是微机电系统发展的高级形式。本文阐述了微型机器人的概念及关键技术；论述了现阶段国内外的研究现状，介绍了它的应用；最后指出了微型机器人的发展中尚待解决的问题。关键词：微型机器人，微机电系统

前言

机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人（Micro-Robotics）是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器，具有通用编程能力的小型移动机构。

微机电系统（Micro Electromechanical System，MEMS）是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、以及接口通信和电源等集于一体的微型器件或系统。20世纪80年代后期，随着大规模和超大规模集成电路的迅速发展，微电子技术与机械、光学等学科的交叉融合促进了MEMS技术的迅速发展。MEMS是目前正在飞跃发展的微米/纳米技术中的一项十分重要的技术，它的成熟和产业化，对经济建设、国防建设乃至社会发展都将产生深远影响。

微型机器人是利用IC（集成电路）微细加工技术，将驱动器和传动装置、传感器、控制器、电源等集成在一起的功能完备的MEMS系统。MEMS技术可将机器人系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米，这种微型化的趋势经逐渐成为机器人发展领域的一个重要方向。微型机器人的研究方向可以归纳为三个方面：微操作机器人技术，微定位机器人技术和微型机器人技术。

微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而，微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，微型机器人一般集成有传感、控制、执行和能量单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。微型机器人的研究，是一个新颖又具有重大实际意义和挑战性的课题。该技术有利于实现真正意义上的微小系统，充分展示了微小系统的巨大魅力；而且建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、传感器、处理器等，由此展开的对微型机器人本体加工和微部件的研制，将有利于实现更高意义上的微系统集成，推动MEMS技术继续前进。

1.微型机器人的组成、关键技术及分类

微型机器人系统一般由四部分组成：微执行器，微传感器，微能源，控制系统。相应的微执行器技术、检测技术、能源供给和控制技术就是微型机器人的关键技术。

（1）微执行器技术

微执行器的研究，一直是微机械发展的关键，并在一定程度上标志着一个国家微机械的发展水平。

（2）检测技术

在微型机器人上配备传感器后可以检测微型机器人的运动参数及环境参数，并存储和传递检测到的信号。作为机器人的感觉器官，传感器须具备拾取信息、传递信息的功能，同时还须满足尺寸小、分辨率高、稳定性和可靠性好、时间响应快等特点。微型机器人常用的传感器有视频探测器、涡流传感器、激光干涉仪、加速度传感器等。

（3）能源供给技术

微型机器人的能量供应方式可分为有线和无线，无线供能是微型机器人发展的未来趋势。其中无线又可分为内部供应型和外部供应型两种。内部供应的能量大多是电能，一般采用电池和电容器供能。电池输出功率的连续性好，但是很难小型化。外部供应型大致有以下几种：光驱动方式、热转换方式、压驱动方式、变位转换方式、电磁供应方式等。《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

（4）控制技术

微型机器人控制技术关键的是在微小尺寸水平上的集成机载控制器。目前这个技术还没有很好地解决，有待计算机和部分外设集成技术的突破。

微型机器人种类很多，也有很多分类标准：

1)按所应用的领域，可以分为医疗用和工业用两类；

2)按工作环境，可分为管道微型机器人、微型飞行器和水下微型机器人三类；

3)按驱动方式，可分为气动、微电机驱动、智能材料驱动、能量场驱动等； 4)按移动方式，可分为轮式、足式、蠕动式、泳动式等； 5)按能源供给方式，可分为有线和无线两种形式。

2.微型机器人的国内外研究现状

目前，微型机器人已经成为了MEMS研究的一个重要的方向和热点，世界各国正积极地开展微型机器人的研究。美国国家自然科学基金会将MEMS技术列为优先支持的项目，美国国防部先进研究计划署也制定了有关MEMS的研究发展计划。在欧洲，尤其是德国和法国，MEMS技术作为前沿高科技，得到欧盟组织的大力支持。在日本，微机械研究始于1991年由通产省资助的“微机械技术十年计划”，分为基础研究、中间评价和系统化技术三个阶段，并于1992年组建了“微机械研究中心”来负责组织管理和规划研究，重点是发展进入工业狭窄空间微型机器人、进入人体狭窄空间的医疗微系统和微型工厂。

我国微型机器人的研究起步较晚，在驱动控制系统的研究方面和国外差距比较明显。微型机器人的研究己经被列为国家“863”计划。国内研究人员已经开展了卓有成效的工作，也取得了一系列的研究成果。主要集中在三个领域：

（1）面向煤气、化工、发电设备细小管道探测的微型机器人；（2）针对人体、进入肠道的无创诊疗微型机器人；（3）面向复杂机械系统非拆卸检修的微型机器人。

下面按照微型机器人不同工作环境的分类，来看微型机器人的研究成果。《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

2.1微型管道机器人

微型管道机器人是基于狭小空间内的应用背景提出的，其环境特点是在狭小的管状通道或缝隙行走进行检测，维修等作业。

在工业、核工业、石油天然气等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛应用，为了提高这些管道的寿命，防止泄露等事故的发生，管道机器人作为满足高效准确的故障诊断、检测及维修的手段应运而生，其广泛地应用于管道的探伤、补口、维修、焊接等诸多领域。

医疗机器人将机器人技术应用到医疗领域，极大的推动了现代医疗技术的发展，近年来随着MEMS的发展，大大促进了医疗机器人的微型化，可用于人体内诊断和治疗的微型机器人的研究越来越受到重视，如下图所示。

2.2微型飞行器

微型飞行器不同于传统概念上的飞机，它是MEMS集成技术的产物。微型飞行器的姿态控制系统中的微型地平仪、微型高度计，导航系统中的微型磁场传感器和微型加速度计、微陀螺仪等，飞行控制系统中的微型空速计、微型舵机等，在微型飞行器上应用的微型摄像机、微型通讯系统等，都需要MEMS技术的支持，以减少体积和重量，改善飞行器的性能。微型飞行器的动力——微型发动机也需利用MEMS技术制造，所以说，微型飞行器除机身和机翼外，都需依靠MEMS技术，甚至机翼也可以用MEMS技术制造灵巧的蒙皮，以控制飞行器的飞行姿态。

微型飞行器的一个重要应用是军事侦察，可进行敌情侦察及监视、战争危险估计、目标搜索、通信中继，侦察建筑物内部情况等。适用于城市、丛林等多种《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

战争环境。因为其便于携带，操作简单，安全性好的优点，可以在部队中大量装备。而在非军事领域，配置有相应传感器的微型飞行器，可以用来搜寻灾难幸存者、有毒气体或化学物质源，消灭农作物害虫等，如下图所示。

2.3水下微型机器人

微型水下机器人广泛应用于大坝监测、水下搜救、渔业生产、港航安防、水下考古和科学考察等水下调查领域，如下图中，左图为美国的VideoRay系列水下微型机器人，右图为仿生龙虾微型机器人。

3.微型机器人的应用

微型机器人的应用领域正在不断扩大，无论是在民用如农业、工业、医学、生物等领域，还是军用如军事和航空领域，都有着广泛的应用。美国国家科学基金委员会1988年的调查报告列举了MEMS在生物血管、眼科手术中、疾病检测与治疗、高级仪器的超级清洁、微细检测与修补、工业、军事、航空航天、农业等方面的25个有希望的重大应用领域。《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

微型机器人在农业上可以用来杀灭害虫、定点洒农药；在工业和人们日常生活中，微型机器人给埋藏在地下的大量、无数的小口径输液管道的检测和维护提供了一种很好方式和手段。在核工业上可以用来处理核电站事故、进行设备维修以及对核燃料进行处理。在医学上医用微型机器人的研究正在不断取得进展，微型机器人的使用可以减少对人体其它完好组织的伤害，缩短康复时间，消除手术引起的副作用，降低医疗费用，减轻患者的生理痛苦和医疗人员手术操作时的心理压力。在军事上可以用于军事要地的报警、防卫战略要地等，也可以攻击敌人的重要设施、实现定点爆破，或者深入敌后获取重要的军事情报。在航天上发射微型卫星可以大大降低卫星的成本和发射费用。

4.微型机器人研究所面临的问题

（1）驱动器的微型化问题

微驱动器是MEMS最主要的部件，从微型机器人的发展来看，微驱动技术起着关键作用，并且是彰显微型机器人水平的标志。开发耗能低、结构简单、易于微型化、位移输出和力输出大，线性控制性能好，动态响应快的新型驱动器（高性能压电元件、大扭矩微马达）是未来的研究方向。

（2）微型机器人的尺寸效应问题

微型机器人，特别是医用微型机器人，设计的最终目标都是将尺寸控制在毫米级以下。由于尺度的微细，使得表面积体积比增大，与尺寸高次方成比例的力，如惯性力、电磁力等的作用相对减弱，而与尺寸低次方成比例的黏性力、表面张力、静电力、摩擦力等的作用显著增加，这样会造成微型机器人在运动时的阻力增大。

（3）能源供给问题

许多执行机构都是通过电能驱动的，但是对于微型移动机器人而言，供应电能的导线会严重影响微型机器人的运动，特别是在曲率变化比较大的环境中。微型机器人发展趋势应是无线化，能量、控制信号以及检测信号应可以无线发送、传输。微型机器人要真正实用化，必须解决无线微波能源和无线数据传输技术，同时研究开发小尺寸的高容量电池。《微机电系统设计学》读书报告——浅谈微型机器人

（4）可靠性和安全性问题

目前许多正在研制和开发的微型机器人是以医疗、军事以及核电站为应用背景，在这些十分重要的应用场合，机器人工作的可靠性和安全性是设计人员必须考虑的一个问题，因此要求机器人能够适应所处的环境，并具有故障排除能力。

（5）高度自治系统的控制问题

微型机器人要完成特定的作业，其自身定位和环境的识别能力是关键，开发微视觉系统，提高微图象处理速度，采用神经网络及人工智能等先进的技术来解决控制系统的高度自治难题是最终实现实用化的关键。

5.总结

微型机器人目前大多还处于实验室或原型开发阶段，存在许多关键的技术没有得到解决，离实用化还有相当的距离。但是，随着相关技术的不管发展，这些问题都将得到解决，促进微型机器人技术的不断进步。可以预见，微型机器人在21世纪必将大量出现。微型机器人又被称为“明天的机器人”，向微型化和超微型化方向发展的趋势，将使得机器人走向更广阔领域，也会让我们看到另外一个多姿多彩的世界。

参考文献

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第二篇：微型消防站简介

横山区第三中学“微型消防站”简介

横山区第三中学位于横山区西沙，占地面积7632平方米，建筑面积6790平方米。学校“微型消防站”建成于2017年10月，是以救早、灭小和“3分钟到场”扑救初起火灾为目标，依托学校消防队伍，配备必要消防器材建立的重点单位防火工作机构。

校园消防站由校保卫科长柳彦成任消防队长，曹爱军、高玺成、高宏平、高翔、王汉可、郝崇友任消防员。消防站位于学校监控室，配备了灭火器80具、消防水枪24支、消防水带24盘、消防头盔4顶、灭火防护服4套、灭火防护鞋4双、外线电话2部、手持对讲机4台、防毒面具4件、呼救器2台、消防安全绳2根、消防斧2把。消防队长负责对“微型消防站”的日常管理，组织制定各项管理制度和灭火应急预案，开展防火巡查、消防宣传教育和灭火训练。

微型消防站的建立，将进一步推动我校消防安全教育与管理改革创新，提高师生的消防安全意识和责任意识，维护校园安全稳定。

第三篇：机器人协会简介

机器人协会演讲稿

尊敬的各位领导，各位会长，以及到场的各位同学： 大家下午好！

我是机器人协会的会长王志鹏，首先非常感谢社团联合会给我们提供了这次机会，下面我就简单介绍一下我们协会。

我们本着“丰富学校科技文化生活，激发同学学习热情，提倡‘勇于创新，团队合作，刻苦学习’的精神，培养理论结合实践的能力”的宗旨，将努力的服务于同学，我们协会的主要目标在于拓展深化各自专业知识完成对机器人课题项目的开发和创新，并在同学中普及机器人知识，培养他们对机器人有关科技研发的兴趣。

作为一个刚刚兴起的协会目前虽然还存在很多方面的不足之处，但在经过前几年各位指导老师，各任会长及同学们的共同努力，现在协会的各个方面已经基本发展的比较完善，协会里拥有相当雄厚的实验动手基础和一个很好的发展平台，实验室里有舞蹈，行走，灭火，足球等数种机器人，为同学们动手搭建机器人，了解机器人，进行机器人对抗赛等各项活动的进行提供了一个可靠良好的平台。而现在各位同学也在指导老师带领下，积极参与到机器人的研究和学习中，并通过努力在全国的各项机器人大赛中取得了颇胜的成就。

当然从我们协会成立至今，我们参加了多次国内大赛，并获得多项荣誉，下面我们大概介绍一下我们协会所获得的荣誉： 在2007年8月份上海举办的“第八届广茂达杯中国智能机器人大赛”中荣获两个二等奖和两个三等奖

2008年5月份徐州矿大举办的“第三届江苏省大学生机器人大赛”中荣获一个亚军和一个二等奖

2009年7月份长春举办的“第九届全国机器人大赛暨2009年FIRA世界杯机器人大赛中国队选拔赛”中荣获一个亚军、两个季军和一个二等奖，并获得世界机器人大赛参赛资格。2009年12月份上海举办的“2009年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛” RoboCup中型组一等奖，在中型组技术挑战赛荣获两个二等奖。舞蹈机器人比赛一等奖，该赛事是中国最有影响力的机器人比赛之一，本次获奖也是我校首次在全国机器人大赛中获得一等奖。

2010年7月份内蒙古鄂尔多斯举办的“2010年中国机器人大赛

暨RoboCup公开赛” RoboCup欧鹏中型组冠军，技术挑战赛二等奖和三等奖，舞蹈组一等奖，游中国三等奖，竞走狭窄足印三等奖，武术无差别组三等奖，这次比赛是我们学校参赛以来获奖最多，涉及范围最广的一次。比赛共有190多个个学校，近3000多人，其中包括清华，哈工大等国内一流大学。

下面我简单介绍下我们协会以后的发展计划，首先我们协会将有计划、有目的组织和举办一些与机器人有关的学术讲座和报告（这个方面的活动目前我们协会已经在有计划的进行中，9月18号我们举办了淮工首届机器人展览活动，将我们自己动手做的一些作品展现给大一新生，如果现场有兴趣的可以到我们实验室参观。在10月份我们将利用4到5个周末时间走进淮安各个中小学进行展览。）

平时，我们与自己系院的特色社团如：航模协会，机电创新协会加强沟通与交流，毕竟我们一个协会的力量很薄弱，我们也希望能和我们新老校区科技类社团一起交流学习，为以后协会更好的发展做努力。其次，我们协会也注重加强与外界机器人有关学术研究组织的联系，积极开展多种形式的学术交流活动（目前我们协会多次赴南京农业大学，南通大学、淮安信息职业技术学院，交流学习并与南京农业大学创新实验室达成长期合作伙伴关系）

说到交流学习，其实我们每年参加全国机器人大赛就是一个很好的机会，在比赛期间我们也会与其他高校探讨交流，如 足球中型组中的国防科技大学、北京信息科技大学

在寻迹组，南通大学也是我们交流比较频繁的一个学校之一。全国机器人大赛每年有65个项目的比赛我们也一直在摸索我们自己能参加的项目，像09年我们仅参加了3个项目的比赛，到10年我们已经获得6个项目的8个奖项其中还获得一个项目的全国冠军！

除了在全国比赛中锻炼我们自己，我们也经常在学院范围内开展机器人制作大赛和知识竞赛，从而在同学中普及机器人方面的知识，并为给各位同学提供一个良好的平台，将自己的所学与实践相结合，学以致用，提高动手能力和创新能力，并从中发觉人才，积累经验，为日后参加全国乃至世界范围内的各类与机器人有关 的大赛做好准备。（例如：10月中旬我们协会在社团巡礼期间将举办淮工第一届机器人大赛，比赛涉及机器人设计及其制作，并与航模协会一起举办航模设计大赛

目前我们协会正在积极为2010年江苏省机器人大赛做准备，这次比赛全江苏各大高校都会有代表队参加，对我们自己也是一个很好的考验。）

以往的辉煌都已经成为过去，我们希望在以后的时间里，在团委以及社联的带领下，成为我们学校的特色社团。谢谢大家！

第四篇：测量机器人简介概要

测量机器人简介

测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。它的技术组成包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器等八大部分。坐标系统为球面坐标系统, 望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转, 在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标；操纵器的作用是控制机器人的转动；换能器可将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；计算机和控制器的功能是从设计开始到终止操纵系统、存储观测数据并与其他系统接口, 控制方式多采用连续路径或点到点的伺服控制系统；闭路控制传感器将反馈信号传送给操纵器和控制器, 以进行跟踪测量或精密定位；决定制作主要用于发现目标, 如采用模拟人识别图像的方法(称试探分析)或对目标局部特征分析的方法(称句法分析)进行影像匹配；目标获取用于精确地照准目标, 常采用开窗法、阀值法、区域分割法、回光信号最强法以及方形螺旋式扫描法等；集成传感器包括采用距离、角度、温度、气压等传感器获取各种观测值。由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理, 在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标, 从而获取物体或物体某部分的长度、厚度、宽度、方位、2 维和3 维坐标等信息, 进而得到物体的形态及其随时间的变化。有些自动全站仪还为用户提供了一个二次开发平台，利用该平台开发的软件可以直接在全站仪上运行。利用计算机软件实现测量过程、数据记录、数据处理和报表输出的自动化，从而在一定程度上实现了监测自动化和一体化。

第五篇：乐高机器人简介

学中做，做中学

乐高机器人简介

LEGO机器人以积木式搭建为主，ROBOLAB编程以图形化界面呈现。通过电脑编程，可以依靠程序完成一定操作或移动的机械装置，它可以有视觉、触觉等感觉功能，有识别和自主行动的功能。搭建机器人的主要零件有：微控制器、动力（马达）、传感器、齿轮及a一些积木块。

LEGO机器人有功能强大的控制器RCX(NXT)、易学易用的图形化编程软件、众多的传感器，使我们能轻而易举地实现对外界数据的采集与处理，它的构件品种多而全、且色彩艳丽、手感好、硬度适中、重量轻、零件间配合精度高、拆装容易、便于现场搭建、就算是一个从没玩过乐高的人，只要拥有它也能很快地上手，能做你所想，让你的想象马上变成现实。

已有76年历史的乐高积木，是世界公认的智力玩具的品牌，在青少年教育上有着瞩人的成就。从八十年代初成立乐高教育部以来，乐高教育一直与国际顶尖的教育专家合作，研究和开发适合学校的科学、技术、数学、物理等课程学习的积木产品，近年来乐高教育又与美国麻省理工学院（MIT）多媒体实验室及其他机构组织合作开发出了RCX、NXT、传感器、马达等一些电子及控制核心积木，开发出了直观、简单、能实现编程的图形编程软件，形成了人们所熟知的乐高智能机器人器材系列。但无论如何发展，乐高教育始终发挥着其器材的优势，侧重于在设计制作中培养使用者解决问题能力、沟通表达能力、自我学习能力和创新实践能力，这无疑为学生搭建了很好的成长平台。

目前乐高的积木主要是结构类，品种已达6000种以上。模型设计从桥梁到房屋到艺术雕塑，从古代建筑到近现代建筑，从航天飞机到火车到汽车到过山车，乐高积木几乎无所不能，不仅能很好地表现结构原理，而且惟妙惟肖，十分逼真，尤其是他的传动、连接部分科学的精致的设计，使拼搭出的作品的吻合度、精致度、运动和控制功能的实现以及良好的操作性，留给操作者的无限构思，无穷创意，加上电子控制积木和图形软件的使用，使其他器材无法与之相比。目前建在丹麦、英国、德国、美国、香港等国家和地区的多个大型乐高主题公园，各种仿真建筑的展示，就是乐高积木功能的很好体现，每年吸引着成千上万的游人欣赏和体验。乐高积木有很好的通用性和延续性，无论是1958年的积木还是2008年的积木，都可以无障碍地自然连接，不会淘汰，体现着可持续发展的现代理念。