微纳米科学技术导论 教学课件 ppt 作者 贾宝贤 李文卓 编著8 研究生讲座-微机电系统.ppt

微机械和微机电系统 1.概述 定义与内涵 定义与内涵 2.微机械和微机电系统的相关基础 2.1物理参量的微尺寸效应 2.2微机械中的常用材料 2.3微机械和微机电系统的技术基础 3 微传感器 3.1 机械量微传感器 3.1.1 位移微传感器 3.1.2 速度和流速微传感器 3.1.3 加速度微传感器 3.1.3 加速度微传感器 3.1.4 力、压力和应变微传感器 3.1.4 力、压力和应变微传感器 3.2热微传感器 3.2热微传感器 3.3 光微传感器 3.3 光微传感器 3.3 光微传感器 3.3化学和电化学微传感器 3.3化学和电化学微传感器 3.3化学和电化学微传感器 3.3化学和电化学微传感器 4 微致动器 4.1静电型微致动器 4.1.1 静电旋转电机 4.1.1 静电旋转电机 4.1.1 静电旋转电机 4.1.2 静电直线电机 4.2 电磁型和磁致伸缩型微致动器 4.3 压电型微致动器 细管微机器人蠕动爬行的压电型致动器 自行式微机器人的压电V形驱动脚 压电型硅微泵、微阀 4.4 热变形微致动器 4.4 热变形微致动器 4.5 微机电系统的能源 5 微机器人 5.1 微机器人概述 5.1 微机器人概述 5.2 微机器人实例 5.2.1 轮式微机器人 5.2.2 履带式微机器人 5.2.2 履带式微机器人 5.2.3 昆虫型微机器人 5.2.3 昆虫型微机器人 5.2.4 蠕动式微机器人 5.2.4 蠕动式微机器人 5.2.4 蠕动式微机器人 6 微飞行器(MAV) 6.2 微型飞行器(MAV)实例 2.MicroSTAR微飞行器。 3.“黑寡妇”微飞行器。 4.“黄蜂”微型飞行器 6.2.2扑翼式微飞行器 1. “飞行蝇” 微飞行器 1. “飞行蝇” 微飞行器 1. “飞行蝇” 微飞行器 2. 亚利桑那州大学的的扑翼式微飞行器 3. “微蝙蝠”扑翼式微飞行器 6.2.3 旋翼式微飞行器 6.2.3 旋翼式微飞行器 7 微型卫星 7 微型卫星 7 微型卫星 1. Aprize Star微型实验卫星 2.中国的微小卫星 3. 美国的Dawgstar微型卫星 旋翼式微飞行器可以说是微小型化的直升飞机。 由EPSON开发制作出的μFR微飞行器，如图所示。采用自行开发的世界上必威体育精装版的两个超薄型的超声马达驱动上下反转的两层叶片来产生空气升力；此外，在机构与电路部分，集合了微机械的高新技术，达到微型化、轻量化的境界。机上不带电池，能源靠尾部携带的电缆从外提供。机上配有蓝牙无线通信单元、控制单元、陀螺仪和摄像机。主要参数：电源：3.5V；功率消耗：3W；尺寸：直径130mm、高70mm；升力：13gf；总重量：约8.9g。 μFR型-II微飞行器如图所示。该飞行器更轻、用了更先进的传感器。该机是用计算机规划路径通过蓝牙技术进行无线遥控而独立飞行。该机具有完全的无线特征，不带电缆；使用了爱普生拥有的当时世界上最小最轻的微陀螺仪等传感器和高集成度的电路板；使用商用电池(聚合物锂电池)；致动器具有世界上最高功率/重量比；具有更高的精度和更快的响应；使用了爱普生专有的飞行路径控制和独立飞行系统。基本参数：电源4.2V；动力消耗3.5W；尺寸：直径约136mm、高度约85mm；最大举升力大约17gf；包括电池总重量12.3g，其中电池重3.7g、旋转驱动单元2.9g、直线驱动单元0.6g、控制电路3.1g、机架2.0g；飞行时间大约3min。 卫星越大，发射的费用和难度也越大。如果能不降低卫星功能，而使体积减小和质量减轻，或是用几颗小卫星代替一颗大卫星，可使发射费用和技术难度大大降低，产生巨大的经济效益。近年来，由于MEMS技术的迅速发展，使卫星上的多种功能部件微型化，质量和体积大大减小，从而使研制小型和微型卫星成为可能。 微小卫星一般是指质量在500kg以下的，更加严格一些是指100kg以下的卫星。微小卫星的量级划分有不同的说法，按多数人意见大致可做如下的划分： 10~100kg的卫星称为小型卫星； 1~10kg的卫星称为微型卫星； 小于1kg的卫星称为纳米卫星。 目前国内外微小卫星的研究，主要集中在小型和微型卫星上。纳米卫星技术难度很大，需在多种卫星技术有重大突破后，才有可能制成有实用意义的纳米卫星。但微型和纳米卫星代表卫星的发展方向。 微/纳卫星的质量有限，能携带的仪器不多，多数情况只能完成单一或少数的功能，因此微/纳卫星的发展应用设想是，布设成“局部微/纳卫星星团”和“分布式微/纳卫星星系”。可以用数颗微/纳米卫星组成基本单元，这些基本单元布设于太空中不同的轨道上，彼此之间通过遥感通信方式互相