纳米操作机器人前馈控制方法、介质、电子设备及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种纳米操作机器人前馈控制方法，包括：控制纳米操作机器人分别在X轴和Y轴方向上运动；通过扫描电镜获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像，得到碳纳米管尖端的运动轨迹作为纳米操作机器人的运动轨迹；根据运动轨迹得到偏移量，并根据偏移量和压电陶瓷驱动器的伸长量之间的关系构建线性误差模型；在纳米操作机器人沿目标轨迹运动时，通过扫描电镜实时获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像以得到纳米操作机器人的当前位移，根据当前位移得到当前压电陶瓷驱动器的伸长量，并根据线性误差模型计算当前偏移量，调节压电陶瓷驱动器的电压对当前偏移量进行补偿。本发明专利技术可以实现实时、高精度的纳米操作机器人前馈控制。前馈控制。前馈控制。

【技术实现步骤摘要】
纳米操作机器人前馈控制方法、介质、电子设备及系统


[0001]本专利技术涉及驱动控制
，特别涉及一种纳米操作机器人前馈控制方法、介质、电子设备及系统。

技术介绍

[0002]纳米操作机器人前馈控制系统，主要用于实现对纳米操作机器人的精确控制，具有跨尺度，高精度，高稳定性的有点，用户可以通过调整电压信号的升降的方向和速度的快慢来实现纳米操作机器人运动方向与运动方向的控制，一般由驱动板卡或信号发生器产生驱动信号，经由放大器对驱动信号进行放大，对纳米擦操作机器人进行驱动，由于压电陶瓷固有的迟滞非线性，以及双轴耦合带来的误差，使得纳米操作机器人的定位精度以及轨迹精度降低，本专利使用PI逆模型对精确运动阶段进行控制，同时借助于显微视觉。
[0003]从上世纪80年代开始，随着显微技术的不断发展，多种基于显微视觉的微纳操作系统不断地涌现出来。微纳操作系统大致可分为以下几类：基于光学显微镜(Optical Microscope)和微动平台的显微操作系统；基于扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope)的纳米操作系统；基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、控制纳米操作机器人分别在X轴和Y轴方向上运动；S2、通过扫描电镜获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像，得到碳纳米管尖端的运动轨迹作为纳米操作机器人的运动轨迹；所述运动轨迹包括X轴运动轨迹和Y轴运动轨迹；S3、根据运动轨迹得到偏移量，并根据偏移量和压电陶瓷驱动器的伸长量之间的关系构建线性误差模型；所述偏移量包括X轴偏移量和Y轴偏移量，所述压电陶瓷驱动器包括X轴压电陶瓷驱动器和Y轴压电陶瓷驱动器，所述线性误差模型包括X轴线性误差模型和Y轴线性误差模型；S4、在纳米操作机器人沿目标轨迹运动时，通过扫描电镜实时获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像以得到纳米操作机器人的当前位移，根据当前位移得到当前压电陶瓷驱动器的伸长量，并根据线性误差模型计算当前偏移量，调节压电陶瓷驱动器的电压对当前偏移量进行补偿。2.如权利要求1所述的纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，步骤S2包括：S21、通过扫描电镜获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像；S22、对碳纳米管的尖端图像进行高斯滤波；S23、采用自适应二值分割的方法将碳纳米管的边缘从背景当中分离出来，以二值矩阵的形式存储；S24、对分离的碳纳米管的边缘进行闭运算以得到具有完整轮廓的碳纳米管，轮廓的形式为二值矩阵；S25、提取最大连通域以排除杂散点；S26、获取二值矩阵中值为1的点对应的坐标，即为轮廓上的点在图像空间中的位置，通过遍历轮廓点坐标找出其中最小或最大的X坐标值即得到碳纳米管的尖端位置，通过连续的尖端图像得到碳纳米管尖端的运动轨迹。3.如权利要求1所述的纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，在步骤S1中，通过设置步距，控制纳米操作机器人按照设置的步距分别在X轴和Y轴方向上匀速运动；在步骤S2中，每移动一个步距，通过扫描电镜获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像。4.如权利要求1所述的纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，在步骤S4中，纳米操作机器人按照设置的步距沿目标轨迹运动，每移动一个步距，通过扫描电镜获取纳米操作机器人上碳纳米管的尖端图像，并对偏移量进行补偿。5.如权利要求1所述的纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，Y轴方向上的偏移量与X轴压电陶瓷驱动器的伸长量呈线性关系，X轴方向上的偏移量与Y轴压电陶瓷驱动器的伸长量呈线性关系。6.如权利要求1所述的纳米操作机器人前馈控制方法，其特征在于，所述碳纳米管的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张略，杨湛，杨利涛，何子良，陈涛，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：