東京大學(xué)研究生院情報(bào)理工學(xué)系研究科教授下山?氳難芯啃∽榭?發(fā)成功了可安裝在蜻蜓等昆蟲(chóng)的翅膀上,可分析翅膀動(dòng)作的微型風(fēng)速傳感器,并在MEMS國(guó)際學(xué)會(huì)“MEMS2008”上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)演示進(jìn)行了發(fā)表敦姻。

該小組開(kāi)發(fā)的微型風(fēng)速傳感器尺寸約為3mm見(jiàn)方,厚度約為1mm。在3mm見(jiàn)方的芯片上配備了2個(gè)傳感器,每個(gè)傳感器的尺寸約為1.5mm×3mm。

下山研究小組在開(kāi)發(fā)MEMS的同時(shí),還研究昆蟲(chóng)的動(dòng)作估态。這是受原東京大學(xué)工學(xué)系機(jī)械情報(bào)工學(xué)專(zhuān)業(yè)教授三浦宏文曾在該研究室研究昆蟲(chóng)活動(dòng)的影響。此次傳感器的開(kāi)發(fā)目的是將MEMS技術(shù)應(yīng)用于昆蟲(chóng)的動(dòng)作解析中纺倍。

傳感器采用在帶電極的SOI底板上形成長(zhǎng)約0.5mm嗡身、厚1μm以下的懸臂梁(懸臂彈簧)壓電電阻的構(gòu)造。壓電電阻采用硅半導(dǎo)體,當(dāng)風(fēng)吹向懸臂,懸臂產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),這一應(yīng)變會(huì)使電阻發(fā)生變化,這樣就會(huì)得到變形的數(shù)值,進(jìn)而獲得風(fēng)的強(qiáng)度值讲仰。懸臂部分的重量?jī)H為0.1μg慕趴。

傳感器的性能方面,已確認(rèn)可實(shí)現(xiàn)此前的目標(biāo)——測(cè)量-2m/s～2m/s的風(fēng)速。此前曾擔(dān)心把傳感器安裝到1秒內(nèi)上下振動(dòng)數(shù)次的翅膀上,懸臂會(huì)因?yàn)槌岚虻募铀俣榷a(chǎn)生噪音鄙陡。而此次也把其影響減小到了測(cè)定值的3～10%(標(biāo)準(zhǔn)5%),已確認(rèn)實(shí)際應(yīng)用時(shí)沒(méi)有問(wèn)題冕房。“傳感器的共振(固有)頻率為10Hz以上,(對(duì)于數(shù)Hz的翅膀振動(dòng)頻率而言)基本不受影響”趁矾。

昆蟲(chóng)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(guān)于在昆蟲(chóng)研究中應(yīng)用MEMS的研究成果發(fā)布耙册。尤其引人注目的發(fā)布是,在銅花金龜子和蛾的神經(jīng)上安裝電極、類(lèi)似遙控玩具那樣進(jìn)行操控的技術(shù)毫捣。

美國(guó)國(guó)防部研究機(jī)構(gòu)“國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)”07年公布了昆蟲(chóng)的準(zhǔn)機(jī)器人計(jì)劃“Hybrid Insect MEMS(HI-MEMS)”详拙。此次關(guān)于銅花金龜子和蛾的研究也得到了DARPA的援助。

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