納米力學(xué)測(cè)試儀是一款可在SEM/FIB中對(duì)微納米材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行原位測(cè)量的納米機(jī)械手系統(tǒng)。測(cè)試原理是通過壓阻傳感器探針對(duì)微納結(jié)構(gòu)施加一定的力,同時(shí)利用位移傳感器來測(cè)量該結(jié)構(gòu)的形變。從測(cè)得的力和位移曲線可以定量地分析微納米結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。通過控制加載力的大小和方向,可實(shí)現(xiàn)拉伸、壓縮、斷裂、疲勞和蠕變等各種力學(xué)測(cè)試。同時(shí),其配備的導(dǎo)電樣品測(cè)試平臺(tái)可以對(duì)微納米結(jié)構(gòu)的電學(xué)和力學(xué)性能進(jìn)行同步測(cè)試。
納米機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作,改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式,稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多,機(jī)械手的靈活性越大,通用性越廣,其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2~3個(gè)自由度??刂葡到y(tǒng)是通過對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制,來完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息,形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制??刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成,通過對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。
納米技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)了納米機(jī)器人的發(fā)展,納米機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)包括VLSI及納米電子電路、化學(xué)傳感器、溫度傳感器、驅(qū)動(dòng)器、供能裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置等先進(jìn)技術(shù)。在生物醫(yī)學(xué)中的用途廣泛,能夠通過裝載藥物顆粒、生物試劑和活細(xì)胞等來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的貨物輸送;也可作為一種小尺寸的手術(shù)工具用于外科手術(shù),治療疾病等。在軍*上納米機(jī)器人不僅可用于進(jìn)攻,還能用于防御,而且防御的效能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其進(jìn)攻效能。納米機(jī)器人開展對(duì)納米機(jī)器人的研究與推廣應(yīng)用,將會(huì)極大地改變傳統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)的治療疾病的方式,有利于促進(jìn)生物醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對(duì)提高人類壽命方面有很大潛力,并且在其他領(lǐng)域也有很大潛能。本文主要簡要概述了納米機(jī)器人在生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的研究方向與進(jìn)展,以及納米機(jī)器人的發(fā)展前景。