[实用新型]微操作智能仪器

说明书

本实用新型涉及一种微操作智能仪器，属于精密仪器技术领域，在生物工程、医学、MEMS(微型机械电子系统)领域实现微操作。

多自由度微操作是微操作仪器完成微操作的核心，根据抓取原理和驱动方式的不同，微夹持器主要有以下几种：

(1)静电式夹持器：通常以硅为材料，采用叉指式结构，可实现小型化与集成化，但是由于静电场的特性，难以实现大的力和位移输出。

(2)真空吸附式微夹持器：对特定的操作，如抓取球形透镜，可以使用真空吸附原理。但是这样的动作只限于抓取和松开两种，而且只能对于有规则表面形状的物体。在夹持器上还可以装上一维力传感器，以测量施加于透镜上的力。

(3)电磁驱动式微夹持器：这种微夹持器是以电磁力为驱动电源，带动斜楔推动夹爪完成夹持动作，是一个将电磁能转化为机械能实现夹持功能的组件。它的结构相对复杂，装配精度要求高。

(4)压电驱动式夹持器压：电驱动式微突持器是一个将电场能转换为机械能的集成化组件。它的驱动元件采用压电元件，执行机构多采用柔性铰链机构，工作时，施加相应的电压，压电元件产生伸缩变形，驱动柔性铰链机构实现位移放大，并完成突持动作。它的投入较大。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种微操作智能仪器，其微机械手主要是由热双金属构成，控制它的温度，便可使它变形、弯曲，完成夹持及摆臂运动，具有原理简单、投入少、易实现、动作平稳、动作范围大等优点。

图1是本实用新型的总体结构图。

图2是本实用新型微机械手12的运动示意图。

图3是本实用新型微机械手12的结构原理图。

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。

参见图1，本实用新型包括一微机7，受微机7控制的步进电机8，微动工作台9，视觉监视系统10，微机械手12，步进电机8置于微动工作台9上，微机械手12与步进电机8的轴相连接，并被视觉监视系统10所监控。上述结构均置于三维工作台11上。

参见图2，通过微机7的控制软件控制步进电机8、微动工作台9辅助微机械手12提供轴向旋转和前后的运动，微机械手12的摆臂和抓取动作的控制是由与之配置的单片机(图中标出)完成，微机通过串口向单片机发送需要的控制命令。三维工作台11提供大范围内的宏观运动。视觉监视系统10提供视觉反馈。

参见图3，微机械手12包括一热双金属片1，热双金属片1上缠绕有漆包线2、3，热双金属片1通过隔热层4与一弹性金属片5相配置，弹性金属片5上配置有应变片6。

使用时，漆包线2、3分别与电源相连接，通过PWM(脉宽调制)的控制方式控制电源的开关、可将加热功率细分成许多份，漆包线2或3发热后热双金属1就发生变形。本实用新型的优点是容易控制夹持力的大小，当弹性金属片5受到来自变形后的发热双金属片1的挤压就会发生弹性变形，应变片6的电阻随之改变。通过电桥将电阻的变化变换成电压的变化，再经过A/D后反馈给单片机的CPU，即可准确、迅速达到设定的夹持力。

本实用新型是一个集机器人操作手、力觉系统、显微镜视觉系统为一体的微型物体的作业系统，在微型零件装配、细胞操作、集成电路组装等技术领域有广泛的应用前景和重要的研究意义。