簡介：THISISAAPPLICATIONOFAPPLICATIONSERNO10/799,595,FILEDONMAR15,2004NOWUSPATNO7,081,700這是一個應(yīng)用程序的應(yīng)用系列號10/799,595，2004年3月15日美國英保通?技術(shù)現(xiàn)在提交。7,081,700號。領(lǐng)域的發(fā)明本發(fā)明涉及機(jī)械手等裝配一個微小的對象，例如微型機(jī)械組件或單位使用放大鏡觀察設(shè)備如光鏡、電鏡，或掃描隧道顯微鏡的分鐘部分裝配裝置或執(zhí)行診斷、治療、研究、生物生產(chǎn)、或類似的實(shí)際操作，緊湊的機(jī)械手裝置，例如分鐘組織、細(xì)胞或生命體和操縱儀器使用機(jī)械手分鐘對象的基因。發(fā)明背景技術(shù)控制的操縱成員輪流使用一般大小軸承和技術(shù)的微小的工作，工作裝置上執(zhí)行必要的過程，通過旋轉(zhuǎn)臂一般大小臂或工具沿著拱式指南（例如，日本專利號7256575。在像這些描述的常規(guī)儀器上，如果遠(yuǎn)端的末端不是位于軸承的旋轉(zhuǎn)軸上或拱式指導(dǎo)，遠(yuǎn)端的出視野的末端移動或深度的姿勢控制操作顯微鏡的重點(diǎn)。這就需要再次確定顯微鏡和遠(yuǎn)端的末端的位置。正如上文所述，操縱這操作一個微小的對象時的姿態(tài)在遠(yuǎn)端的末端控制，操作的目標(biāo)對象往往移出顯微鏡的視野。其中有三個旋轉(zhuǎn)自由度的常規(guī)機(jī)械手，特別是因?yàn)閷?yīng)于各自的自由度的旋轉(zhuǎn)軸不配合對方做不相交于一點(diǎn)，遠(yuǎn)端的末端往往搬出視野或深度聚焦顯微鏡的應(yīng)付姿勢控制操作。在這種情況下，在顯微鏡和遠(yuǎn)端的末端必須位于再次，此操作需要較長的時間。本發(fā)明的概要它是目前發(fā)明提供緊湊的機(jī)械手裝置解決了上述問題，并操縱微小的目標(biāo)對象，如機(jī)械手的對象和一分鐘對象操作器具或類似使用機(jī)械手。為了達(dá)到上述目的，根據(jù)目前的發(fā)明，那里提供機(jī)械臂組成操作的目標(biāo)對象，操作的成員正在驅(qū)動和控制的多元化的自由旋轉(zhuǎn)軸；在穿越的自由旋轉(zhuǎn)軸的所有多元化和操縱遠(yuǎn)端部分的交集附近放操作的成員。根據(jù)這項(xiàng)安排，機(jī)械手有多元化的（通常為三自由旋轉(zhuǎn)軸相交于一點(diǎn)，和操縱成員（末端的操作手法的目標(biāo)對象的遠(yuǎn)端部分位于附近的交叉的機(jī)制。此結(jié)構(gòu)，即使更改末端的姿勢，其遠(yuǎn)端的部分也可留在顯微鏡的視野內(nèi)。上述基本安排的基礎(chǔ)上，可以提供以下的體現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的體現(xiàn)，操縱的成員整體裝在球殼的動產(chǎn)成員、操縱的成員的操縱遠(yuǎn)端部分位于附近的球殼的動產(chǎn)會員中心，球殼的動產(chǎn)成員是接觸振動的成員，可以震動和可移動的成員，圍繞其中心由振動控制的振動的成員，從而控制球殼的旋轉(zhuǎn)控制操作的成員的姿態(tài)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的球殼的窗體中的動產(chǎn)的成員由控制振動成員的振動控制的時末端的遠(yuǎn)端部分由繼續(xù)顯微鏡的視野中，即使改變的末端的姿勢。根據(jù)目前的發(fā)明的另一種體現(xiàn)，進(jìn)一步的機(jī)械手包括首先旋轉(zhuǎn)指其安裝第一臂；第一次旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)第二次旋轉(zhuǎn)意味著安裝的第一次的手臂和二臂裝載的；第二個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)第三個旋轉(zhuǎn)意味著旋轉(zhuǎn)軸安裝第二個臂上，第三，手臂上裝入，其中該操作的成員的第三個裝在第三次的旋轉(zhuǎn)軸，和通過操縱的成員操縱遠(yuǎn)端部分的第一、第二與第三個旋轉(zhuǎn)軸。此外，以達(dá)致上述對象，根據(jù)目前的發(fā)明，提供一個微小的對象，操縱裝置組成機(jī)械手組成一個操作的目標(biāo)對象操作的成員正在驅(qū)動和控制的自由旋轉(zhuǎn)軸的多元化所有多元化的自由旋轉(zhuǎn)都軸過境，一方面和操縱遠(yuǎn)端部分的操作的成員正在靠近路口；放大鏡觀察設(shè)備的放大操作的目標(biāo)對象的觀察和操縱遠(yuǎn)端部分的操作的成員；與遠(yuǎn)程遙控機(jī)械手控制器。這種儀器也有最上面的機(jī)械手的優(yōu)勢。此外，機(jī)械手可以放置在右上的操作的目標(biāo)對象，并放大觀察設(shè)備可以放置操作的目標(biāo)對象屬偏低。其他的功能和優(yōu)勢，目前的發(fā)明將明顯從隨附的圖紙，像引用的字符指定的相同或相似的部分，整個數(shù)字須連同采取以下說明。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中描述現(xiàn)在將按照詳細(xì)的附圖。首次體現(xiàn)現(xiàn)在將按照相應(yīng)的繪圖的詳細(xì)敘述首選的體現(xiàn)本發(fā)明。目前的發(fā)明將前面與圖1和為2D2A的參考。這體現(xiàn)一度使用的所有對應(yīng)的三自由度的旋轉(zhuǎn)軸交叉的機(jī)制。在此系統(tǒng)中，遠(yuǎn)端操作部分的末端的中心位于三自由度振動器的球形旋轉(zhuǎn)成員的中心。在這種振動器，可以任意設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸。因?yàn)樗械男D(zhuǎn)軸穿過的球的旋轉(zhuǎn)會員中心，可以形成一個簡單的系統(tǒng)，具有高剛性，通過使用此驅(qū)動器。傳感器作為備份位置和速度的球的旋轉(zhuǎn)成員，使用二維位置傳感器的適當(dāng)使用。此傳感器與基于光學(xué)鼠標(biāo)系統(tǒng)或類似形式構(gòu)成的高亮度和相應(yīng)的球形表面的分形的相對低亮度區(qū)域輻射模式輻射來源的燈光照射球面。通過使用基于球面和傳感器之間的相對運(yùn)動的輻照模式的運(yùn)動，然后獲取運(yùn)動信息。圖1是一個視圖是最能表明這體現(xiàn)的主要部分。參考數(shù)字201、202和203表示的第一、第二和多自由度的振動器，第三個彈性成員振動元素分別為何；11、12、壓電陶瓷的生成和彎曲振動和縱向振動。每個振動元20是固定/支持（不顯示）的框架，手臂部分從電極板部分用壓電陶瓷中的徑向方向延伸。參考數(shù)字2表示可移動的成員，其球的表面接觸振動元201球殼的形式。如果在此體現(xiàn)，只有部分的可移動的成員2球的表面，接觸振動元201。將稍后所述的驅(qū)動控制機(jī)制。參考數(shù)字3表示微手的整體安裝的可移動的成員2球殼的形式的下半部分的裝載部分。微手3已處理功能如抓住或釋放分鐘的對象如單元格和功能的執(zhí)行過程。微手3位于附近的可移動的成員2的球形表面的中心。參考數(shù)字4表示一艘船，在其中存儲一個微小的對象，例如一個單元格。4該船只由透明的材料，如玻璃。液體，如生理鹽水解決方案通常載于該船只4。參考數(shù)字5表示XY或XY，Z階段，可以通過調(diào)整該船只4的位置；在舞臺上調(diào)節(jié)微手3分鐘的對象之間的相對位置，作為操作的目標(biāo)對象和6，如顯微鏡放大操作的目標(biāo)對象和微手3，讓他們觀察圖像的放大觀察設(shè)備。放大鏡觀察設(shè)備6指圖1，從下面透明容器45XY，Z舞臺的中心孔允許觀察。參考數(shù)字7磁鐵所吸引，并持有動產(chǎn)會員制鐵，2表示，并且還具有使接觸振動元201恒壓的動產(chǎn)成員2球表面的功能。壓電元件33擔(dān)任機(jī)電能量轉(zhuǎn)換提供為2D圖2B所示的位移的元素圓柱形彈性成員31每間夾/固定作為單個振動的成員。壓電元件是由堆疊單壓電元件板電極板壓電元件板之間根據(jù)需要插入的多元化形成的。這允許應(yīng)用于每個所需的壓電元件板驅(qū)動交替的信號。在這種情況下，壓電元件33重復(fù)申請的交替信號，軸向膨脹和收縮位移，并包括第一次的壓電元件的興奮縱向振動位移的Z軸方向的三個軸即在X軸、Y軸和Z軸，如圖2B、第二次的壓電元件的興奮幢2C圖，所示的ZX平面內(nèi)的（彎曲）的橫向振動和第三次的壓電元件的興奮彎曲的橫向振動2D圖中所示的ZY平面內(nèi)所示。上面的第一次壓電元件是均勻極化厚度方向。每年的第二和第三壓電元素被極化的部分直徑的兩邊都有相反極性厚度方向。當(dāng)交替的信號頻率振動成員的Z軸方向幾乎等于固有頻率應(yīng)用于壓電的第一個元素時，振動成員重復(fù)主模式在預(yù)定的時間的縱向振動。在這種情況下，當(dāng)交替的信號應(yīng)用于激起匹配（幾乎匹配）的一段時期的振動與縱向振動在振動成員的一個周期的第二個壓電元件，，是會在曲面上的振動成員的點(diǎn)的XZ平面內(nèi)產(chǎn)生橢圓的議案從而獲得驅(qū)動力在X軸方向繞Y軸）。在這種情況下，由于固有頻率的Z軸方向的振動成員有別于主模式的XZ平面內(nèi)彎曲振動的固有頻率，第二個壓電元件驅(qū)動輔助模式下的X軸方向的彎曲振動的固有頻率如圖2C所示，從而匹配縱向振動的彎曲振動。因此，可移動的成員（移動中的成員2圖1）緊貼部分振動的成員，該動產(chǎn)的成員可以在推動多元化的方向。在這種情況下，可制作繞三軸（內(nèi)三個正交的平面）的橢圓運(yùn)動相結(jié)合的三階段壓電元件第一、二和三壓電元件。這樣，就可以實(shí)現(xiàn)，可以通過使用單個振動成員的三個正交的平面內(nèi)驅(qū)動的振動器。圖1顯示此體現(xiàn)，如圖1所示的振動器振動成員的基本安排。在這種情況下，振動成員包括第一個彈性成員振動元201女性的螺紋的部分形成內(nèi)徑部分和第二和第三次的彈性成員振動元素中，202和203中每個都有孔形成的中央部分。壓電元件12和1位于第一個彈性成員振動元201和第二個彈性的成員振動元素之間202和第二次的彈性成員振動元202與第三的彈性成員振動元203。種緊固螺栓22所插入的彈性成員振動元203第三方，作為中央骨干成員擰的女性的螺紋部分的第一個成員彈性振動元素201。該結(jié)構(gòu)的壓電元件12和1被叼第一彈性成員振動元201與第二個彈性成員振動元202和彈性二段振元202和第三的彈性成員振動元203，以整體的同時，彼此之間。第二實(shí)施圖6是解釋本發(fā)明的第二個體現(xiàn)的視圖。由于參考圖1中的數(shù)字1、5、7、20和22表示同一零件圖6所示，其說明將被忽略。引用數(shù)字61、62表示顯微鏡放大觀察。在這種體現(xiàn)，更多的視覺信息被收購使用位于上部和下部的職位，從而提高可操作性的兩個顯微鏡。兩種顯微鏡可能有同樣的放大權(quán)力。降低低61允許具有廣闊的視野觀察顯微鏡的放大倍數(shù)不過，將允許低倍、寬視野觀察和高放大、狹窄的視野觀察引用數(shù)字81和82表示光學(xué)傳感器，檢測振動元素20及動產(chǎn)成員2的相對位置變化?？梢允褂孟裢嘎?，在日本專利解除打開號1065882的技術(shù)。完全相同的傳感器傳感器81和82。旋轉(zhuǎn)軸和可移動的成員2轉(zhuǎn)速可索取球面上兩個位置移動信息。只要他們是二維位置傳感器不局限于此系統(tǒng)的傳感器81和82。雖然非接觸光學(xué)系統(tǒng)的示例所示圖6，例如，球鼠標(biāo)系統(tǒng)也許使用中所,接觸的可移動的成員2球的旋轉(zhuǎn)分別檢測為旋轉(zhuǎn)組件圍繞兩個軸在兩個方向。82與傳感器81被裝在基地109的固定架。元素20安裝在固定臂第9架的振動份量1X2013；2X2032；從電極板部分壓電陶瓷1X2013；徑向延伸2X2032；。其他點(diǎn)都相同，在第一次的體現(xiàn)。圖7所示的多自由度的振動器軸傾斜的修改。例如，有效的情況下，其中兩個微手3用于圖7所示的結(jié)構(gòu)。多自由度的振動器可能位于任何方向，只要即使在各個方向移動成員2球殼旋轉(zhuǎn)，互相不干擾了顯微鏡6和5的階段。不過，可移動廣泛的可移動的成員2可以確保通過顯微鏡6軸上的多個的自由度振動器如圖1和6所示的光學(xué)軸匹配。第三體現(xiàn)圖8為解釋體現(xiàn)了第三個視圖。在此系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)軸，每一個學(xué)位的自由，有相交于一點(diǎn)，和末端的中心位于附近的交集。每個軸是驅(qū)動，并由一般的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制。但是，可以使用超聲波電機(jī)、靜電電動機(jī)或類似?？梢酝ㄟ^使用通用的旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋信息和速度信息的位置傳感器形成系統(tǒng)。圖8顯示了只微手3的姿態(tài)控制的機(jī)制。雖然XY，Z第五期和顯微鏡6排列中相同的方式，如在上述的體現(xiàn)，其圖圖8中省略。參考數(shù)字11表示一般的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中包括位置傳感器，編碼器等。旋轉(zhuǎn)電機(jī)11固定在固定架9沿Z軸是光學(xué)顯微鏡6（不顯示）的軸。15臂安裝14的旋轉(zhuǎn)軸上。類似于旋轉(zhuǎn)電機(jī)1112旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝遠(yuǎn)端15手臂上。Z軸的旋轉(zhuǎn)電機(jī)11是垂直于Y軸的旋轉(zhuǎn)電機(jī)12。ARM17也安裝1612旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上。類似的旋轉(zhuǎn)電機(jī)13也安裝遠(yuǎn)端17的手臂上。Y軸的旋轉(zhuǎn)電機(jī)12是垂直于X軸的旋轉(zhuǎn)電機(jī)13。微手3安裝遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)電機(jī)1318旋轉(zhuǎn)軸上。旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)電機(jī)11、12和13通過微手3的遠(yuǎn)端部分。這一機(jī)制以及，微手3的遠(yuǎn)端部分的位置不會改變的不管如何旋轉(zhuǎn)電機(jī)11、12和13旋轉(zhuǎn)，和因此相同函數(shù)作為第一次在體現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。X軸和Y軸，和Y和Z軸相交成直角，雖然X和Z軸需要不一定相交成直角。雖然機(jī)制的第一次體現(xiàn)了簡單得多，并具有較高剛度，它需要相對復(fù)雜的控制。對照的是，體現(xiàn)了第三個機(jī)制是比較復(fù)雜和具有較低的剛度，但需要只有簡單的控制。如上文所述，機(jī)械手根據(jù)本發(fā)明的最佳體現(xiàn)了機(jī)制，所有的旋轉(zhuǎn)軸相交于一點(diǎn)，和操縱成員（末端的操作手法的目標(biāo)對象的遠(yuǎn)端部分位于附近的交叉口。此結(jié)構(gòu)，即使更改操作的成員的姿勢，其遠(yuǎn)端不會移動。時，因此，操作員操作時觀察它的顯微鏡或類似的操作的目標(biāo)對象，該對象可始終保持視野中。這消除了再定位的顯微鏡和末端，每次末端或操縱目標(biāo)對象（例如，微小的對象）的位置控制的必要性。因此，可以執(zhí)行非常高效的操作。
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