基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

上海交通大学硕士学位论文

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

姓名：葛翔申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学

指导教师：陈佳品

20050101

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究　

摘　　要　

MEMS技术是上世纪80年代末发展起来的一门新兴学科

由于人类本身

生理的限制以及微小器件的尺寸效应

微型机器人自动装配系统是解决微型器件自动装配的主要手段之一

毫米级微机器人的定位精度决定微装配系统的装配精度

该方法

应用于3mm三明治结构的电磁型微马达

视觉是微机器人与外部环境交换信息的途径

给出了可行的微机器人路径规

划控制方法

硬件控制器是微装配控制系统的控制核心

使用了两片CPLD构建了微马达控

制器和PWM DAC

控制系统的软件是基于嵌入式实时操作系统而设计的

微机器人路径规划算法

／步

È«H桥

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

微动平台的控制以及与计算机视觉系统之间通信协议等

微装配系统　步进精度

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

RESEARCH ON MICROASSEMBLY SYSTEM BASED ON MILIMETERS-SIZE MOBILE MICROROBOT

ABSTRACT

MEMS is a new research field which emerged and developed from the end of 80th of last century. An integrated MEMS production is commonly made up of several micro parts which have integrant function. Under such small volume, the scale effect makes it difficult to assemble a MEMS production by hand.

The micro-assembly system of microrobots is one of the main methods to solve microassembly problems in MEMS. Researches on microassembly technology based on millimeters-size microrobot are very challenging and full of realistic meaning.

The Precision in the microassembly system is determined by the orientation precision of a millimeters-size microrobot. This paper brought forward an average torque vector summation method based on the PWM, which applied on the control of the 3mm micromotors. The step angle of the 3mm micromotor is decreased from 7.5

.

Microrobot exchanges information with its work circumstance by vision. This thesis designed the motion control strategy of the microrobot under the computer vision system, and proposed a route planning algorithm, which promoted the orientation precision of microrobot to

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0.07mm.

As the core of microassembly control system, the hardware controller is made up of a mix-signal circuit using a 32bit ARM core processor as a system controller. Two CPLDs have designed as a micromotor controller and a PWM DAC. The circuit also includes adjustable step-up DC-DC module, micromotor driver module.

Based on real time embedded operating system (RTOS), the system software includes micromotor control, micro gripper control, micro-table control, communication protocol and route planning algorithm.

Key words: Microassembly system, Microrobot, Step precision, ARM

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

上海交通大学 学位论文原创性声明

本人郑重声明

是本人在导师的指导下

除文中已经注明引用的内容外

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

日期

葛翔

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

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同意学校保留并向国家

本人授权上海交

　　　　　　　　　　　　　　不保密

葛翔　　　　　　　　　　　指导教师签名

２００５年１月２５日　　　　　　　　　　　日期

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

上海交通大学学位论文答辩决议书

申

请

者

葛翔

所在学科

微电子学与固体电子学

论文题目 答辩日期

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究 2005年1月25日

地

点

交大微纳米科学技术研究院会议室

答 辩 委 员 会 成 员

姓

陈文元 陈佳品 王森章 李振波 张卫平

名 单 位

交大微纳米研究院 交大微纳米研究院 交大微纳米研究院 交大微纳米研究院 交大微纳米研究院

职

教授 教授

称 签

陈文元 陈佳品 王森章 李振波 张卫平

名

高级工程师 副教授 副教授

评语和决议

论文在对微马达步进精度的提高进行了理论探讨用PWM控制将微驱动的定位精度提高到2.5/步结构及运动特性

利

根据微机器人的

使得系统实现微小部件的自主装配

研究内容对毫米级微型机器人的微器件装配技术具有理论意义和实用价值理论分析正确

表明作者对所研究课题的前沿很熟悉

具有独立的科研工作能力

回答问题正确

表决结果

一致同意通过答辩

答辩委员会主席 陈文元

2005年 1 月 25 日

基于毫米级移动机器人的微装配系统研究

第一章　绪论　

１．１　基于毫米级移动机器人的微装配系统的研究意义　

MEMS是Micro Electro Mechanical System 的缩写是正在飞跃发展的微米/纳米技术的一项十分重要的技术［１］［２］［３］

60年代初期已有人利用硅平面加工技术制造微梁和压力传感器

同时有人利用微加工技术制作出多

种微小尺寸的机械零部件

该静电微马达的成功研制在MEMS

技术发展史上具有里程碑式的重要意义展迅速

将会像它的

建设乃至社会发展产生深远影响

仅仅经历了短短10多年时间

研究工作主要是针对微型系统中的基本元器件和微细加工技术的研究

微小执行器等

加速度

微型读写头微型打印头等微处理器

研制多功能的MEMS系统产品已经成为一个热门课题

基本上有两种方式可以选择

争取研制出一种可以一次性

制备出集多个功能部分于一体的微机电系统

先加工出组成微系统

所需要的各种部件

经过多年的科研实践早期研制过程中

现在利用 …… 此处隐藏：5229字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……