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| 編輯推薦： |
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微米和纳米尺度科学与技术的进步催生了对新型微系统的需求，这些系统在医疗保健、生物技术、制造和移动传感器网络等应用中具有重要作用。这也催生了微型机器人这一新兴领域，将机器人的交互和探索扩展到亚毫米尺度。本书是第一本介绍微米级移动机器人的专业书籍，涵盖微型机器人设计、分析、制造和控制的基础知识，并给出了相关案例研究。
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| 內容簡介： |
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本书向读者介绍了新兴的移动微型机器人领域。第1章对全书内容进行了简要介绍。第2章介绍可用于确定微米尺度上的主导力和效应的缩放定律。第3章给出了作用在微型机器人上的力。第4章描述微型机器人的制造方法。第5章介绍微型机器人的传感器。第6章研究机载驱动方式，用于为微型机器人提供动力。第7章描述在适当的液体环境中使用自产生的局部梯度和场或生物细胞作为驱动源的自推进方法。第8章介绍常用的远程微型机器人驱动方法。第9章涵盖机载供电方法。第10章包括微型机器人在表面上、液体中、空气中和液体空气界面上的典型运动方法。第11章研究微型机器人的定位和控制方法。第12章讨论微型机器人潜在的当前和未来的应用。第13章总结和描述微型机器人领域近期需要应对的关键挑战。本书可作为高年级本科生和工科研究生微型移动机器人设计和研制的教材，它也可以作为科研人员和工程师学习微型移动机器人的参考资料。
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| 關於作者： |
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梅廷·斯蒂 (Metin Sitti) ，日本东京大学电气工程博士，目前是马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能部门主任，苏黎世联邦理工学院信息技术与电气工程系教授，科奇大学医学院和工程学院教授，以及总部位于美国匹兹堡的塞特克斯技术公司（Setex Technologies Inc.）联合创始人。他曾担任加州大学伯克利分校研究科学家、卡内基·梅隆大学机械工程系和机器人研究所教授。他的研究领域是机器人学，尤其是微型和纳米级机器人方向。
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| 目錄：
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目 录译者序致谢第1章 绪论11.1 不同尺度移动微型机器人的定义11.2 微型机器人的发展历程51.3 本书概览7第2章 微型机器人的缩放定律102.1 动态相似性和无量纲数112.2 表面积和体积的缩放及其意义142.3 机械、电气、磁和流体系统的缩放142.4 小尺度运动系统的放大实例研究172.5 习题18第3章 作用在微型机器人上的力203.1 相关定义213.2 空气和真空中的表面力233.2.1 范德华力243.2.2 毛细力（表面张力）263.2.3 静电力293.2.4 通常的微米尺度力的比较303.2.5 特殊相互作用力313.2.6 其他几何形状接触产生的力313.3 液体中的表面力323.3.1 液体中的范德华力323.3.2 双层力333.3.3 水合（斯特里克）力343.3.4 疏水力343.3.5 总结343.4 附着力353.5 弹性接触的微纳力学模型363.5.1 其他接触几何形状403.5.2 黏弹性效应413.6 摩擦和磨损413.6.1 滑动摩擦423.6.2 滚动摩擦433.6.3 旋转摩擦443.6.4 磨损443.7 微流体443.7.1 黏性阻力453.7.2 拖曳扭矩463.7.3 壁效应473.8 微米尺度力参数的测量技术473.9 热性能493.10 确定性与随机性503.11 习题50第4章 微型机器人制造534.1 双光子立体光刻554.2 晶圆级工艺574.3 图案转印574.4 表面功能化594.5 精密微装配604.6 自装配614.7 生物相容性和生物可降解性614.8 中性浮力624.9 习题63第5章 微型机器人传感器645.1 微型摄像机655.2 微米尺度传感原理665.2.1 电容传感665.2.2 压阻传感675.2.3 光学传感695.2.4 磁弹性遥感70第6章 微型机器人的机载驱动736.1 压电驱动736.1.1 单晶压电驱动器776.1.2 案例研究：基于扑翼的小尺度飞行机器人驱动786.1.3 双晶压电驱动器816.1.4 压电薄膜驱动器826.1.5 聚合物压电驱动器826.1.6 压电纤维复合驱动器826.1.7 采用压电驱动器的冲击驱动机构836.1.8 超声波压电电动机836.1.9 压电材料传感器846.2 形状记忆材料驱动846.3 聚合物驱动器856.3.1 导电聚合物驱动器866.3.2 离子聚合物金属复合材料驱动器876.3.3 介电弹性体驱动器876.4 微机电系统微型驱动器886.5 磁流变和电流变液驱动器896.6 其他906.7 总结906.8 习题90第7章 自推进式微型机器人的驱动方法927.1 基于自生成梯度或场的微驱动927.1.1 自电泳推进927.1.2 自扩散泳推进947.1.3 基于自生成微气泡的推进957.1.4 自声泳推进967.1.5 自热泳推进967.1.6 基于自生成马兰戈尼流的推进977.1.7 其他987.2 基于生物混合细胞的微驱动987.2.1 作为驱动器的生物细胞1007.2.2 细胞与人工成分的结合1017.2.3 控制方法1027.2.4 案例研究：细菌驱动的微型游动机器人1037.3 习题109第8章 远程微型机器人驱动1108.1 磁驱动1108.1.1 磁场安全1128.1.2 磁场的产生1138.1.3 特殊的线圈结构1148.1.4 非均匀场设置1158.1.5 驱动电子设备1168.1.6 永磁体产生的场1168.1.7 磁共振成像系统的磁驱动1178.1.8 六自由度磁驱动1188.2 静电驱动1198.3 光驱动1208.3.1 光热机械微驱动1208.3.2 光热毛细微驱动1208.4 电毛细驱动1218.5 超声波驱动1218.6 习题122第9章 微型机器人的动力1239.1 运动所需的功率1249.2 机载储能1259.2.1 微型电池1259.2.2 微型燃料电池1269.2.3 超级电容器1279.2.4 核（放射性）微功率电源1279.2.5 弹性应变能1279.3 无线（远程）供电1279.3.1 通过射频场和微波进行无线供电1289.3.2 光学功率束传输1289.4 能量收集1299.4.1 利用太阳能电池收集入射光1299.4.2 机器人运行介质中的燃料或ATP1299.4.3 以酸性介质为动力的微型电池1299.4.4 机械振动收集1309.4.5 温度梯度收集1309.4.6 其他收集方式1309.5 习题131第10章 微型机器人的运动13210.1 固体表面运动13310.1.1 基于拉力或推力的表面运动13310.1.2 受生物启发的双锚爬行13410.1.3 基于黏滑运动的表面爬行13510.1.4 滚动13610.1.5 微型机器人表面运动实例13610.2 3D流体中的游动运动14310.2.1 基于拉力的游动14410.2.2 基于鞭毛或起伏的生物启发的游动14410.2.3 基于化学推进的游动14510.2.4 基于电化学和电渗推进的游动14610.3 水面运动14610.3.1 静力学：停留在液体空气界面上14610.3.2 液体空气界面上的动态运动14810.4 飞行15010.5 习题151第11章 微型机器人的定位与控制15311.1 微型机器人的定位15311.1.1 光学追踪15311.1.2 磁追踪15311.1.3 X射线追踪15411.1.4 超声追踪15511.2 控制、视觉、规划和学习15511.3 多机器人控制15611.3.1 通过局部捕获定位15711.3.2 通过异质机器人设计定位15811.3.3 通过选择性磁禁用进行定位16011.4 习题163第12章 微型机器人的应用16412.1 微小零件操纵16412.1.1 基于接触式的机械推动操纵16412.1.2 基于毛细力的接触式操纵16512.1.3 非接触式流体操纵16512.1.4 自主操纵16912.1.5 生物物体操纵17012.1.6 团队操纵17012.1.7 微型工厂17112.2 医疗保健17212.3 环境修复17312.4 可重构微型机器人17312.5 科研工具175第13章 总结与展望17713.1 现状总结17713.2 未来展望178参考文献180
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译者序随着科技的进步，机器人应用从工业领域向社会广泛领域延伸，机器人微型化已经成为机器人学的一个发展方向。随着微纳米尺度科学技术的飞速发展，对芯片微型化、集成化以及微电子技术的控制，使得移动微型机器人的研发成为可能。利用微机电系统技术研制出的移动微型机器人在结构体积上变得更小，节约了大量材料和制造成本，更为重要的是，移动机器人的微型化为机器人的应用开辟了更为广阔的前景。移动微型机器人针对狭小非结构环境，如在航空探索、环境探测、军事侦察、机械和生物学中微小物体的采集与运输等特殊场景，执行自主作业任务，并能够非侵入性地进入小的封闭空间，直接操纵微纳米尺度实体或与之交互，这是人类或大多数机器人无法实现的，极大地扩大了机器人的应用范围。本书介绍了移动微型机器人的基本理论和典型应用，无论是研究人员、工程师，还是学生，都需要对这些专业知识和信息有足够的了解和把握。本书是Metin Sitti教授教学工作的积累。主要内容包括：移动微型机器人的定义及发展历程、缩放规律、所受相关力，移动微型机器人的制造、传感器、机载驱动方式，自推进式的驱动方法，以及远程微型机器人的驱动、动力、运动、定位与控制，微型机器人的应用等。本书语言精练，内容深入浅出，实例简单易懂，知识量大，体现了Metin Sitti教授在移动微型机器人研究领域的高深造诣。本书第1~6章由哈尔滨理工大学姜金刚翻译，第7、8章由哈尔滨理工大学裘智显翻译，第9、10章由哈尔滨理工大学鲍玉冬翻译，第11章由哈尔滨理工大学薛钟毫翻译，第12、13章由哈尔滨理工大学马宏远翻译。全书由姜金刚统稿、定稿。研究生谭余健、孙乾泷、秦华君、赵铭强、李旭飞、黄宇轩、刘耐斌、张权文、邱群松、熊江龙、王翰、姜仕钊等参与了本书的部分文稿整理工作，在此表示由衷的感谢！本书可作为高年级本科生和工科研究生设计和研制移动微型机器人的教材，也可作为科研人员和工程师学习移动微型机器人的参考资料。限于译者的经验和水平，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请读者批评指正！姜金刚2024年5月19日
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