液滴机械手微操作性能分析与应用

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随着微机电系统(MEMS)的发展,对微装配技术提出了更高的要求。微细零件的拾取,姿态调整与释放是微装配中的重要环节,也是实现微装配自动化的关键,研究液滴机械手的操作性能,探索精确、可靠、有效的拾取、姿态调整、释放等微操作方法,具有重要的理论意义和应用价值。论文分析了液滴机械手拾取、姿态调整、释放等典型微操作过程与机理,讨论了影响液滴机械手性能的因素;建立了液滴机械手微操作过程的液桥力模型,分析了液桥体积、液桥高度对液桥力的影响,提出了基于液桥形态变化的释放方法;建立了液滴机械手微操作过程的动力学模型,仿真分析了不同条件下拾取、释放等微操作过程,提出了不同条件下的拾取,释放等微操作方法;提出自校准液滴机械手结构,研究了自校准微操作方法,在以上研究基础上通过大量实验验证了理论和仿真模型的正确性和所提出方法的可行性。研究和实验结果表明:通过调节液桥高度、液桥体积改变液桥形态可以控制液桥力,实现微小物体的吸附、释放和姿态调整;非对称液桥系统为非稳态,其产生的液桥力驱动液桥向对称液桥转化,微小物体跟随机械手先端姿态变化的内驱力是液桥力;液滴机械手微操作性能的仿真结果与实验结果基本吻合,证明了所建立液滴机械手模型的有效性,合理匹配液滴机械手的参数,可以提高其微操作性能。根据操作目标(微小物体)的形状匹配对应的液滴机械手形状,可以实现微小物体的位置姿态的自校准。
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