微机器人技术在超精密加工中的应用研究 -(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-03 原文发表:2007-07-03 人气:1

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图4 日本的宏-微装配机器人

3.3 机床与微机器人技术结合

在超精密加工中使用最多的金刚石精密车床、各种精密磨床等，由于环境对于加工精度的影响很大，因而需要在高度清洁车间内进行。并且为减小误差，应尽量减小振动、传动误差，实现微进给。微机器人主要用于机床的床身与底座的振动抑制、数控与测量、微进给系统等。如用金刚石车床车削镜面磁盘，车刀的进给量为5μm ，就是利用微动机器人实现的。将弹性薄膜和电致伸缩器组合成微进给机构，利用电致伸缩器的伸缩带动工作台运动，实现微量进给。王加春等利用压电陶瓷伸长和收缩，制成超精密车床溜板的主动振动控制系统，结合模糊神经网络控制方法，可以抑制溜板的振动，提高加工精度。章云等将微动机器人技术应用于新型镗床，利用压电陶瓷控制镗刀的径向进给，设计出变形镗杆，可以加工出高精度的活塞异形销孔。该机构体积小，结构简单，重量轻，制造装配容易。

3.4 扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜也可以看成是一种微动机器人，它一般由压电陶瓷晶体驱动，可以XYZ三个方向上实现纳米级移动，主要用于零件表面的检测，也可用于分子、原子搬迁重组，其工作原理如图5。

图5 STM原理机构图

原子力显微镜能够操作分子尺寸的粒子，在未来的纳米级零件的装配领域中具有广阔的应用前景。MIT确立了一个名为Nanowalker项目，对于微操作机器人的集成化问题进行了进一步的探索，研制多个微小的、具有多种功能的柔性微操作机器人。如图6所示，该微小机器人与扫描探针等工具结合，可具备纳米操作、三维微加工、表面检测等多种功能。

图6 多功能的柔性微机器人

3.5 未来的发展趋势

RalphHollis等提出适用于精密装配的微工厂的概念，包含了基于传感器的微操作和自动装配体系，可完成复杂MEMS系统的装配工作。Hitosh建了一个微工厂的模型。在一个工作台上，集中了微型车床、磨床、冲床、机械手、操作器等，可以实现微型零件的加工以及装配。它的特点是空间小、能耗低、重量轻，可以根据生产的需要重新构造，具有很高的柔性。

4、结论

综上所述，微机器人技术对于超精密加工、检测和装配等都具有不可替代的作用。利用微机器人技术改造传统的机床、工业机器人，可提高加工质量，降低加工成本。从单个机器人操作到多机器人协作，到桌面微工厂，微机器人技术与现代通讯技术、微加工工艺、检测技术等结合，不仅为机器人技术开拓了新的应用领域，也将在未来的先进制造领域发挥更大的作用。 (

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