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游动微纳机器人的发展趋势及挑战
1
作者 常晓丛 李隆球 周德开 《前瞻科技》 2024年第3期45-60,共16页
游动微纳机器人作为微执行器的重要分支,凭借尺寸小、推重比大、可控性好等特性,能够深入传统机器人无法到达的狭小空间,为生物医学、环境监测、纳米工程等领域带来变革性思路。近年来,随着材料科学、纳米技术和生物技术的不断发展,游... 游动微纳机器人作为微执行器的重要分支,凭借尺寸小、推重比大、可控性好等特性,能够深入传统机器人无法到达的狭小空间,为生物医学、环境监测、纳米工程等领域带来变革性思路。近年来,随着材料科学、纳米技术和生物技术的不断发展,游动微纳机器人的研究取得了显著进展。然而,游动微纳机器人的研究和应用仍面临着复杂环境中的高效运动和控制、生物相容性和可降解性,以及临床应用等诸多挑战。因此,文章综述了游动微纳机器人在驱动方法、设计与制造、控制方法及应用的进展,分析了发展趋势,并提出未来的发展建议,以期为相关领域学者提供参考和借鉴,推动游动微纳机器人技术的进一步发展和应用。 展开更多
关键词 微纳机器人 驱动与控制 设计与制造 应用领域
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一种长行程小型化对接机构设计与分析 被引量：4
2
作者 李隆球 邵广斌 +2 位作者 周德开 刘伟民 王敬轩 《载人航天》 CSCD 2016年第6期758-765,共8页
针对故障航天器和太空垃圾的在线对接与操作问题,基于非合作目标对接技术的要求和特点,提出了一种以卫星远地点发动机喷管为对接接口的长行程小型化的对接机构方案。设计了对接机构的具体结构并建立其三维模型,并根据此模型,对对接机构... 针对故障航天器和太空垃圾的在线对接与操作问题,基于非合作目标对接技术的要求和特点,提出了一种以卫星远地点发动机喷管为对接接口的长行程小型化的对接机构方案。设计了对接机构的具体结构并建立其三维模型,并根据此模型,对对接机构的包络范围进行了求解分析;使用ADAMS软件对机构进行了动力学仿真,研究了对接过程中目标喷管的运动学特性,分析了末端机构与目标的碰撞接触情况及机械臂中各关节受力情况。计算与仿真结果表明:所提对接机构能够对目标进行有效、可靠的对接。 展开更多
关键词 长行程小型化 非合作目标 对接机构
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微纳马达在生物医疗领域中的应用
3
作者 李天龙 于豪 +5 位作者 李牧 汤闻天 董惠娟 周德开 李隆球 张广玉 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第15期77-84,共8页
作为微纳尺度的动力装置,微纳马达具有体积小、质量轻和驱动力大等优点,在传感检测、微纳加工和环境治理等方面表现出突出的优势,特别是在生物医疗领域具有巨大应用前景。本文阐述了生物医用微纳马达的制备及驱动控制方法,总结了微纳马... 作为微纳尺度的动力装置,微纳马达具有体积小、质量轻和驱动力大等优点,在传感检测、微纳加工和环境治理等方面表现出突出的优势,特别是在生物医疗领域具有巨大应用前景。本文阐述了生物医用微纳马达的制备及驱动控制方法,总结了微纳马达在药物靶向运输、细胞识别捕捉、纳米手术、吸附毒素及溶解血栓等生物医疗领域中的应用,并讨论了其在生物医疗领域面临的挑战和未来的发展方向。 展开更多
关键词 微纳马达 制备方法 驱动方式 生物医用
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类金刚石纳米薄膜的表面摩擦规律及磨损模型 被引量：1
4
作者 张岩 张广玉 +1 位作者 李隆球 肖万伸 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1674-1682,共9页
为了研究类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜的表面摩擦机制及磨损规律,首先通过对晶体碳高温熔化和快速淬火的方式,使用分子动力学模拟制备出DLC薄膜,然后利用半球形压头对薄膜表面进行摩擦刻划。制备得到的DLC薄膜密度为2.72g... 为了研究类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜的表面摩擦机制及磨损规律,首先通过对晶体碳高温熔化和快速淬火的方式,使用分子动力学模拟制备出DLC薄膜,然后利用半球形压头对薄膜表面进行摩擦刻划。制备得到的DLC薄膜密度为2.72g·cm-3,碳原子sp2、sp3杂化比例分别为37.1%和60.4%。摩擦结果表明,较低压力载荷下磨损率随着载荷力增加而线性增加,与宏观Archard模型一致;摩擦速度的不同会导致材料被加工表面应力分布及切削深度不同,造成磨损率随着摩擦速度的增加而下降,与实验结果相符;当薄膜含有Si原子夹杂且原子含量从0%增加至25%时,磨损率则先上升后下降。最后建立在压头固定载荷为50nN下描述摩擦速度、材料夹杂含量与磨损率三者关系的磨损模型,建立的磨损模型与仿真模拟相对误差在10%以内;利用模型得到在压头的载荷和摩擦速度不变时,薄膜磨损率最小值对应的Si夹杂含量为7.2%,这一模型为工程在线预测夹杂含量提供了较简单方便的手段。 展开更多
关键词 类金刚石 磨损率 分子动力学 磨损模型 摩擦力
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面向航空风洞地面效应模拟的高速移动带地板装置的设计
5
作者 李朋春 刘军民 +1 位作者 周德开 李隆球 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期521-528,共8页
研究飞行器在运行过程中的地面效应对其研制具有重要意义。目前国内广泛采用固定地板模拟技术,而黏性附面层的存在导致风洞模拟试验与真实情况严重不符。为此,研制了一种4.0 m×3.4 m的大幅面高速移动带地板模拟装置。采用单电机驱... 研究飞行器在运行过程中的地面效应对其研制具有重要意义。目前国内广泛采用固定地板模拟技术,而黏性附面层的存在导致风洞模拟试验与真实情况严重不符。为此,研制了一种4.0 m×3.4 m的大幅面高速移动带地板模拟装置。采用单电机驱动的主从动辊带动移动带,使其上表面的线速度与风洞来流速度一致,从而消除附面层,准确模拟地面效应。提出了大长径比主从动辊分段加工方法,并采用过盈装配连接方式实现外筒与芯轴的连接,避免了常规焊接手段引起的热变形,显著减小了移动带在高速运行下的不平衡量;设计了快速伺服纠偏系统,使移动带偏移量保持在5 mm以内,并结合分布式控制系统,实现了移动带地板装置各系统的稳定运行;在地面测试中,移动带线速度可稳定在54 m/s左右,速度误差为0.25%左右,且移动带整体振动量抑制在0.1 mm左右。所研制的移动带地板装置成为国内最大的地面效应模拟装备之一,在风洞地面效应模拟与测试中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 航空 飞行器 风洞 地面效应 移动带地板装置
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多物理场驱动微纳马达的运动机理及应用 被引量：5
6
作者 常晓丛 李天龙 +2 位作者 周德开 张广玉 李隆球 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期122-135,共14页
多物理场驱动微纳马达是一种介于纳米和微米尺度的致动器,它能够将化学能、磁能、电能、光能、热能以及超声能转换为机械能,从而实现其在靶向药物运输、粒子离散、生物传感、仿生制造以及环境修复等领域的应用.本文评述了近年来我国微... 多物理场驱动微纳马达是一种介于纳米和微米尺度的致动器,它能够将化学能、磁能、电能、光能、热能以及超声能转换为机械能,从而实现其在靶向药物运输、粒子离散、生物传感、仿生制造以及环境修复等领域的应用.本文评述了近年来我国微纳马达运动控制领域重要的研究进展和代表性成果,以及微纳马达在各领域的应用研究,阐述了微纳马达当前存在的关键性问题,并探讨了微纳马达未来的应用前景及发展方向和趋势,为深入开展微纳马达的科学研究和工程化应用提供一定的借鉴和参考. 展开更多
关键词 微纳马达 多物理场 运动机理 应用前景
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功能微纳结构在石油领域潜在应用 被引量：3
7
作者 刘合 金旭 +2 位作者 周德开 杨清海 李隆球 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期698-704,共7页
以微纳马达与超材料为典型代表,介绍功能微纳结构的研究现状,对微纳结构设计与制造技术在石油领域的应用前景进行展望。功能微纳结构是为实现特定目标所制备的具有特殊功能的微纳结构与器件,新型功能微纳结构可分为以微纳马达为代表的... 以微纳马达与超材料为典型代表,介绍功能微纳结构的研究现状,对微纳结构设计与制造技术在石油领域的应用前景进行展望。功能微纳结构是为实现特定目标所制备的具有特殊功能的微纳结构与器件,新型功能微纳结构可分为以微纳马达为代表的运动型微纳结构,以及以超材料为代表的固定型微纳结构,3D打印技术是微纳结构的新兴制造方法。结合油气田勘探开发需求及智能微纳结构研究现状,认为潜在的应用方向有3个:(1)以超材料、智能涂层为代表的智能微纳结构可应用于采油工程技术与装备领域,提高石油装备的稳定性与可靠性;(2)以微纳马达、智能微球材料为代表的智能微纳机器人可应用于提高采收率新材料开发领域,有效提高稠油、页岩油等资源的开发效率;(3)以3D打印技术为代表的智能结构制造技术可应用于储集层流体微流动研究领域,对指导矿井驱油剂选择及提高开采效率具有巨大作用。 展开更多
关键词 石油工业 微纳结构 微纳马达 超材料 3D打印 应用方向 采油工程 石油装备 提高采收率
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磁场驱动柔性微纳机器人研究进展
8
作者 邓兴泓 张安宁 +2 位作者 李天龙 张广玉 李隆球 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第18期39-43,共5页
磁场驱动微纳机器人无需化学燃料,因而可以在水、血浆、组织液等多种液体环境中使用。它可以在生物体内进行无损伤远程调控,并易于进行运动控制,这些特点使得它在医疗领域具有广泛的应用前景。微纳机器人尺寸极小,处于低雷诺数环境中,... 磁场驱动微纳机器人无需化学燃料,因而可以在水、血浆、组织液等多种液体环境中使用。它可以在生物体内进行无损伤远程调控,并易于进行运动控制,这些特点使得它在医疗领域具有广泛的应用前景。微纳机器人尺寸极小,处于低雷诺数环境中,需要克服高黏性力实现运动。磁场驱动微纳机器人有表面型、螺旋型和柔性驱动型3种。柔性的磁场驱动机器人通过外界磁场力产生周期性变形,在低雷诺数环境中实现推进,与微生物的推进方式类似,具有推进效率高、对磁场强度要求低的优点。本文综述了磁场驱动柔性微纳机器人的制备、驱动方式、运动性能和运动控制性能研究进展。 展开更多
关键词 微纳机器人 磁场驱动 柔性结构
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