微型風速傳感器亮相MEMS2008,有望用於昆蟲機器人
http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 20:57:51 來源:互聯網
東(dong)京(jing)大(da)學(xue)研(yan)究(jiu)生(sheng)院(yuan)情(qing)報(bao)理(li)工(gong)學(xue)係(xi)研(yan)究(jiu)科(ke)教(jiao)授(shou)下(xia)山(shan)勲(勲)的(de)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)開(kai)發(fa)成(cheng)功(gong)了(le)可(ke)安(an)裝(zhuang)在(zai)蜻(qing)蜓(ting)等(deng)昆(kun)蟲(chong)的(de)翅(chi)膀(pang)上(shang),可(ke)分(fen)析(xi)翅(chi)膀(pang)動(dong)作(zuo)的(de)微(wei)型(xing)風(feng)速(su)傳(chuan)感(gan)器(qi),並(bing)在(zai)MEMS國際學會“MEMS2008”上結合現場演示進行了發表。
該小組開發的微型風速傳感器尺寸約為3mm見方,厚度約為1mm。在3mm見方的芯片上配備了2個傳感器,每個傳感器的尺寸約為1.5mm×3mm。
下山研究小組在開發MEMS的(de)同(tong)時(shi),還(hai)研(yan)究(jiu)昆(kun)蟲(chong)的(de)動(dong)作(zuo)。這(zhe)是(shi)受(shou)原(yuan)東(dong)京(jing)大(da)學(xue)工(gong)學(xue)係(xi)機(ji)械(xie)情(qing)報(bao)工(gong)學(xue)專(zhuan)業(ye)教(jiao)授(shou)三(san)浦(pu)宏(hong)文(wen)曾(zeng)在(zai)該(gai)研(yan)究(jiu)室(shi)研(yan)究(jiu)昆(kun)蟲(chong)活(huo)動(dong)的(de)影(ying)響(xiang)。此(ci)次(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)目(mu)的(de)是(shi)將(jiang)MEMS技術應用於昆蟲的動作解析中。
傳感器采用在帶電極的SOI底板上形成長約0.5mm、厚1μm以下的懸臂梁(懸臂彈簧)壓(ya)電(dian)電(dian)阻(zu)的(de)構(gou)造(zao)。壓(ya)電(dian)電(dian)阻(zu)采(cai)用(yong)矽(gui)半(ban)導(dao)體(ti),當(dang)風(feng)吹(chui)向(xiang)懸(xuan)臂(bi),懸(xuan)臂(bi)產(chan)生(sheng)應(ying)變(bian)時(shi),這(zhe)一(yi)應(ying)變(bian)會(hui)使(shi)電(dian)阻(zu)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)得(de)到(dao)變(bian)形(xing)的(de)數(shu)值(zhi),進(jin)而(er)獲(huo)得(de)風(feng)的(de)強(qiang)度(du)值(zhi)。懸(xuan)臂(bi)部(bu)分(fen)的(de)重(zhong)量(liang)僅(jin)為(wei)0.1μg。
傳感器的性能方麵,已確認可實現此前的目標——測量-2m/s~2m/s的風速。此前曾擔心把傳感器安裝到1秒內上下振動數次的翅膀上,懸臂會因為翅膀的加速度而產生噪音。而此次也把其影響減小到了測定值的3~10%(標準5%),已確認實際應用時沒有問題。“傳感器的共振(固有)頻率為10Hz以上,(對於數Hz的翅膀振動頻率而言)基本不受影響”。
昆蟲和MEMS成為課題之一
此次的MEMS 2008上,除上述成果外,還有幾件關於在昆蟲研究中應用MEMS的研究成果發布。尤其引人注目的發布是,在銅花金龜子和蛾的神經上安裝電極、類似遙控玩具那樣進行操控的技術。
美國國防部研究機構“國防高級研究計劃局(DARPA)”07年公布了昆蟲的準機器人計劃“Hybrid Insect MEMS(HI-MEMS)”。此次關於銅花金龜子和蛾的研究也得到了DARPA的援助。