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    近日，一臺(tái)能夠在納米尺度上操作的機(jī)器人系統(tǒng)樣機(jī)由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功，并通過了由國(guó)家“863”自動(dòng)化領(lǐng)域智能機(jī)器人主題組織的驗(yàn)收。

    納米技術(shù)是21世紀(jì)科技發(fā)展主導(dǎo)技術(shù)，它的出現(xiàn)與發(fā)展正在給人類社會(huì)帶來一場(chǎng)新的工業(yè)革命。可以說誰(shuí)掌握了納米技術(shù)，誰(shuí)就占領(lǐng)了21世紀(jì)科技發(fā)展的制高點(diǎn)，因此各發(fā)達(dá)國(guó)家都在大量投入，開展納米技術(shù)研究。

    一納米(1 nm)是10-9米，大約等于十個(gè)氬原子并列成一條直線的長(zhǎng)度。在納米尺度上的操作，通常被叫做納米微操作，是納米技術(shù)的重要內(nèi)容，其目的是在納米尺度上按人的意愿對(duì)納米材料實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、整形、刻畫以及裝配等工作。納米微操作始于上世紀(jì)80年代，電子顯微鏡的發(fā)明，使得科學(xué)家能夠探索原子世界的奧秘，開展微操作研究。1989年，IBM的科學(xué)家利用掃描式隧道顯微鏡(STM)，操作35個(gè)氙原子在鎳金屬表面拼出I-B-M三個(gè)字母，成為轟動(dòng)世界的新聞，開了納米微操作先河。原子力顯微鏡(AFM)是一種掃描探針顯微鏡(SPM)，沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制的微操作機(jī)器人系統(tǒng)，就是將AFM與機(jī)器人控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米材料的操作。

    在項(xiàng)目驗(yàn)收過程中，課題組做了機(jī)器人微操作演示：在一塊硅基片上，操作人員操縱機(jī)器人在1×2 μm的區(qū)域上清晰的刻出 “SIA”三個(gè)英文字母；另一個(gè)演示顯示，在一個(gè)5×5μm的硅基片上，操作者將一個(gè)4μm 長(zhǎng)、100 nm粗細(xì)的碳納米管準(zhǔn)確的移動(dòng)到一個(gè)刻好的溝槽里。在整個(gè)操作過程中，操作者可以感覺到推納米物體過程中的力，看到被推的納米物體在移動(dòng)。

    該機(jī)器人系統(tǒng)在納米尺度下的系統(tǒng)建模方法、三維納觀力獲取與感知及誤差分析與補(bǔ)償方面有很多突破與創(chuàng)新，達(dá)到世界先進(jìn)水平。在項(xiàng)目研究中，科研人員實(shí)現(xiàn)了SPM納米掃描運(yùn)動(dòng)機(jī)理和機(jī)器人監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合；建立了納米尺度下的物體運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析與模型，探針三維受力形變分析與解耦方法；實(shí)現(xiàn)了傳感器信息實(shí)時(shí)采集與處理、力/視覺反饋與人機(jī)交互控制、基于人工/自然標(biāo)志的位置反饋控制方法等一系列關(guān)鍵技術(shù)，使機(jī)器人的操作控制精度達(dá)到納米級(jí)。測(cè)試顯示，在刻畫操作中，在512像素區(qū)，重復(fù)定位誤差小于5個(gè)像素，精度達(dá)1%以上；在移動(dòng)納米碳管的操作中，重復(fù)定位精度達(dá)到30 nm；而在基于路標(biāo)的定位測(cè)試中，其定位誤差小于4 nm。

    據(jù)介紹，該機(jī)器人在納米尺度的可觀測(cè)、可控操作能力可以廣泛適用于納米材料的力、電、化學(xué)特性科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、生物工程與醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、微納米科研教學(xué)等領(lǐng)域，在IC工業(yè)中納米器件的裝配與加工方面更是有良好的應(yīng)用前景。

信息來源：中國(guó)科技信息