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  • 唐纳德实验室的成员正在进行两个领域的研究:
    • 计算生物学与化学
    • 微机电系统(MEMS)和微型机器人。
    这些视频不得用于商业或营利目的。所有电影版权©布鲁斯·唐纳德和他的同事(请参阅相应的论文日期和合著者的精确名单)。研究表明,这是与斯坦福大学和达特茅斯大学的同事合作完成的.享受吧!
产品组合
  • 微机电系统(MEMS)和微机器人:微致动器和微操作系统

  • 这项研究的目标是构建能够积极、准确、有效地相互作用并改变物理世界的微系统。虽然到目前为止,MEMS的研究更多地偏向于传感器技术,但仍有大量的潜在应用需要微执行器。重要的例子是有效移动、分类或混合小颗粒的技术(例如生物技术应用中的细胞);或用于检查和组装复杂微系统的微定位设备(例如用于显示或放大器阵列)。
    • 微型机器人

    • 伊戈尔·帕普罗尼和布鲁斯·唐纳德用1000倍比例的微型机器人模型
    • 功率输出

    • 无栓执行器的电容耦合功率传递机构示意图。
    • 静电微机器人

    • 该装置包括一个无栓划痕驱动驱动器(A),与一个
      从一侧突出的悬臂式转向臂(B)。
  • 无栓微型机器人和微型装配

  • 我们使用术语微型机器人来表示移动无栓MEMS机器人,其尺寸严格限制在1毫米3的立方体内。我们已经开发了一种新型并联微型机器人装配方案的设计、理论和制造和测试结果,该方案使用多个应力工程MEMS微型机器人。我们最近展示了实验和测试的结果,第一个实现的无栓,多微机器人系统。我们制作并测试了15个微型机器人,并使用这些设备实现了一种新型的平面微装配。
  • 仿生纤毛阵列微操作

  • 分布式操作实验使用大规模并行,微加工驱动器阵列进行。利用薄膜聚酰亚胺双晶微致动器的有机纤毛阵列进行热和静电联合控制,实现了对小物体的无传感器操作策略。利用小型集成电路(IC)骰子演示了零件平移、旋转、定向和定心的任务。

    微操作装置(由4个象限的8 × 8运动像素组成,共256个微执行器)通过并口连接到PC机。通过指定可编程力场,采用细粒度SIMD(单指令多数据)方式对微操作策略进行编程。当一个零件放在装置上时,程序矢量场对它产生一个力和力矩。零件的平衡状态可以被预测和级联(使用一系列场),使零件达到所需的最终状态。

    实验表明,MEMS致动器阵列可用于零件定位、摆位、传递、定位和排序。
    • microactuator

    • 有机热和静电微致动器。上面的聚酰亚胺和氮化硅封装/加强层的一半显示沿纤毛的对称轴被移除以显示细节。(图由John Suh绘制)
    • 聚酰亚胺纤毛运动像素

    • 聚酰亚胺纤毛运动像素(扫描电镜显微图)。一个共同中心配置中的四个执行器组成一个运动像素。每个纤毛长430 μ m,向外弯曲达120 μ m。(图由Joh Suh绘制)
    • 旋转一个方形的芯片

    • 在倾斜的挤压场中逆时针旋转正方形的晶片。在倾斜挤压场中,力不是垂直指向挤压线,而是对称倾斜的。(数据由John Suh提供)
  • 单晶硅执行器阵列

  • 我们也对MEMS与生物技术之间的应用和联系感兴趣,特别是结构分子生物学/药物设计。

    我们的执行器的设计是基于微加工扭转谐振器。它们由两根作为扭转弹簧的杆悬挂的矩形网格组成。它们是用SCREAM工艺(单晶硅反应腐蚀和金属化)制造的。当在电网和相邻电极之间施加交流电压时,电网在高kHz范围内的共振频率振荡。网格的边缘在基板平面外达到数微米的挠度。

    通过在谐振器网格中引入不对称(例如将扭转杆置于网格的中心之外,或在网格的一侧添加极点),产生各向异性的横向力,从而实现执行器顶部物体的运动偏置。

    每个执行器如果被激活,可以在一个特定的方向上产生运动;否则,它充当被动摩擦接触。几个运动偏置不同的执行器的组合和选择性激活使我们可以在平面上产生各种运动。

    • SCS微致动器阵列的小部分

    • 执行器网格5 μ m尖端

    • 微运动像素与4个执行器