长颚蚂蚁捕食机理及力学特性研究

发布时间：2020-12-13 23:47

　　微夹持器是进行微操作的重要工具,在微机械零件加工、微机械装配、生物医学工程和精密光学工程等方面均有广泛的应用前景。高运动速度与力学精度的微夹持器可以改善微操作、微装配的可操作性,但目前的微夹持器在位移控制与驱动力控制等方面不够完善。蚂蚁在捕食及运输食物过程中,上颚作用类似于微夹持器的夹持机构,既可以运输蚁卵、水滴等柔软的物质,也可以打斗、筑巢、捕食猎物等,这为设计新型微夹持器设计提供了绝佳参考。本文以蚂蚁上颚为研究对象,选取四种不同种属的长颚蚂蚁进行研究,观察上颚运动规律及咬合力特性。建立肌肉驱动模型,分析其运动控制机理。结合理论分析,提出仿生微夹持器的概念设计。该项研究将丰富和完善蚂蚁捕食机理,对微夹持器的发展具有重要的理论意义和工程实用价值。首先,通过宏观实验观测蚂蚁的捕食速度和咬合力。通过高速摄像技术捕捉蚂蚁捕食动态过程,获得上颚运动速度、加速度等各项运动学参数。蚂蚁捕食时,上颚迅速闭合,其中上颚平均运动速度最大的是里氏勾猛蚁,可达602 rad/s。其次是猎镰猛蚁,速度约为35.08 rad/s,约是日本弓背蚁的4.8倍,双齿多刺蚁的8.7倍。借助薄膜压力传感器测量蚂蚁咬合力。... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压电微夹钳结构与运动原理图（蔡成波，2016）

第 1 章 绪论间关系。可有效根据需要的夹持力输入所需电压，并监测夹持力大小。卢全国等人同样采用铰链机构设计了扩大位移的微夹持器如图 1-2b。此外，还有针对微夹持器在夹持微小物体过程中的黏着问题设计的基于压电振动控制的释放操作方法，主要是应用压电振动效应产生的惯性力克服微夹持器与微小物体之间的黏着力。同时得出结论，微小物体尺寸越小、释放越困难，克服黏着力所需要的惯性力越大（胡峰，2017）。

（A）微夹持器实物图 （B）驱动原理图图 1-3 结构紧凑的便携式微夹持器Fig. 1-3 A compact steeper actuated dispossible microgripper（Nireekshan Kumar Sodavaram, 2017）微夹持器作为微操作的末端执行器，广泛应用于半导体设备、光学元件制造、微零件装配、生物科学等众多领域。如在微机电系统领域中，微夹持器可用于抓取和装配微构件；在生物工程领域，微夹持器可用于抓取细胞，对细胞进行微操作；在光学工程领域，夹持器可用于光学元件的微操作和调节。目前不同的驱动方式的微夹持器仍存在一定弊端，在位移量、夹持力大小方面难以有效控制。目前微夹持器的性能还不能很好地满足工程应用要求。为了能使微夹持器夹持不同尺寸大小的微小物体，需要较大的张合量，既要避免被夹持件的破坏或脱落，又需要对夹持力的有效精确控制。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Maklink图和蚁群算法的航线规划[J]. 陈晓,戴冉,陈昌源.  中国航海. 2017(03)
[2]基于优化蚁群算法的钢轨轮廓识别[J]. 旷文珍,常峰,许丽,李积英.  中国铁道科学. 2017(04)
[3]基于动态反馈A~*蚁群算法的平滑路径规划方法[J]. 黄辰,费继友,刘洋,李花,刘晓东.  农业机械学报. 2017(04)
[4]基于振动控制的微小物体释放操作方法与实验研究[J]. 胡俊峰,蔡建阳.  兵工学报. 2017(04)
[5]基于蚁群算法的3D打印批次规划[J]. 郝南海.  制造技术与机床. 2017(03)
[6]面向微小光致夹持器操作的光源驱动与监控系统研制[J]. 于兰兰,刘晓梅,田孝军.  信息与控制. 2016(06)
[7]面向三维组装的微纳平台设计与研究[J]. 刘锦勇,杨湛,陈涛,孙立宁.  压电与声光. 2016(04)
[8]基于Kriging模型的微夹持器优化设计[J]. 胡俊峰,蔡建阳,郑昌虎.  中国机械工程. 2016(14)
[9]基于铰链刚度柔性微夹钳设计及分析[J]. 邓子龙,高金海.  机械传动. 2016(07)
[10]一种具有力传感的微夹持器设计与标定[J]. 胡俊峰,蔡建阳,郑昌虎.  电子测量与仪器学报. 2016(03)



本文编号：2915397