2018年01月19日 | 全球最小机械臂问世，已参与完成一台手术

2018-01-19 来源：心科技

近日，来自哈佛大学的工程师研发出了世界上最小版本的机械臂，叫MilliDelta。它只有几毫米，能进行精准的挑选、包装和生产工作，甚至还能在一些微创手术得到运用。

2011年，哈佛的Wyssyan研究所的研究小组开发出了一种用于微型机器人的扁平制造技术，他们将其称为弹出式微机电系统(MEMS)制造。在过去的几年时间里，研究人员将这种想法付诸行动，为此，他们制造出了一个能够自我组装的爬行机器人和一个敏捷的蜜蜂机器人Robobee。最新的MilliDelct也正是用了这种技术制造。

MilliDelta由一个复合层压结构和多个柔性接头制成，除了能够实现跟全尺寸Delta机器人一样的灵巧性，它还能在小至7立方毫米的空间内运行且能将精准度控制在5微米。MilliDelta自身的尺寸规格则也只有15 x 15 x 20毫米。

这个小小的机械臂可以模仿其更大的兄弟姐妹的各种应用，在挑选和包装微小物体上找到用处，诸如实验室里的电子部件、电池或充当显微外科手术的稳定之手。目前，MilliDelta已经完成了它的第一个手术，参与了一个治疗人类首部震颤的设备测试。

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1. 基本二阶段低通滤波器电路的结构是怎样的？

回答：基本二阶段低通滤波器电路通常由两个一阶低通滤波器级联而成，每个一阶低通滤波器包含一个电阻和一个电容。具体来说，电路由两个电阻（R1, R2）和两个电容（C1, C2）组成。输入信号首先经过R1和C1组成的一阶低通滤波器，然后其输出再经过R2和C2组成的第二个一阶低通滤波器。这种结构可以有效滤除输入信号中的高频分量，只保留低频部分。

2. 如何计算二阶段低通滤波器的截止频率？

回答：二阶段低通滤波器的截止频率并非简单地将两个一阶滤波器的截止频率相加或平均。实际上，其截止频率与两个电阻和两个电容的值都有关。对于RC滤波器，单个一阶低通滤波器的截止频率为f_c1 = 1/(2πR1C1)和f_c2 = 1/(2πR2C2)。然而，对于二阶RC低通滤波器，其总截止频率通常使用以下公式计算：

f_c = \frac{1}{2\pi\sqrt{R_1R_2C_1C_2}} \] 这个公式考虑了两个滤波阶段的相互作用。 ### 3. 二阶段低通滤波器相比一阶滤波器有哪些优势？ **回答**：二阶段低通滤波器相比一阶滤波器在滤波效果上有显著优势。具体来说，二阶段滤波器在通带内的增益更为平坦，而在阻带内的衰减速度更快（通常为-40dB/dec，比一阶滤波器的-20dB/dec快）。这意味着二阶段滤波器能更好地滤除高频噪声，保留低频信号，从而改善信号的纯度和信噪比。 ### 4. Sallen-Key结构和多路反馈结构(MFB)有什么区别？ **回答**：Sallen-Key结构和多路反馈结构(MFB)是二阶低通滤波器的两种常见拓扑结构。Sallen-Key结构通常用于单位增益、高增益精度和低Q值的应用中，其电路结构相对简单，且对运算放大器的性能依赖性较小。而多路反馈结构(MFB)则适用于需要高Q值和高增益的应用场景。MFB结构通过引入额外的反馈路径来实现更高的Q值和更灵活的增益控制，但相应地，其电路复杂度也更高。 ### 5. 在实际应用中，如何选择合适的二阶段低通滤波器参数？ **回答**：在选择二阶段低通滤波器的参数时，需要根据具体的应用需求来确定。首先，需要明确滤波器的截止频率，这取决于需要滤除的高频噪声的频率范围。其次，需要考虑滤波器的增益和相位特性，以确保信号在通过滤波器后能够保持所需的幅度和相位关系。最后，还需要考虑滤波器的稳定性和实现复杂度，以确保滤波器在实际应用中能够稳定可靠地工作。 在实际设计过程中，可能需要通过仿真软件来验证所选参数的效果，并根据仿真结果进行调整和优化。此外，还需要注意选择高质量的元件来构建滤波器电路，以确保滤波器的性能和稳定性。

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