基于飞蛾触角的仿生MEMS导航传感器的设计与仿真*

2012-06-12石云波温涣飞

传感技术学报 2012年5期

唐军，刘尧，刘俊* ，郭浩，石云波，张贺，温涣飞，赵锐

(1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051;2.中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051)

自然界的生物经过几十亿年的进化，使他们形成了许多原理简单、结构精巧、性能优异的组织与器官。这些生物为人类进行科学创新提供了丰富的灵感和技术参考，利用仿生学，人类通过模仿生物组织与器官而发明的仪器、装置、创新技术等成果已经非常可观［1－2］。通过研究发现，飞蛾仅依靠头上的触角能完成三维空间的导航［3］，这样一种微小而又灵巧的器官具有如此强大的导航功能。对研究和设计具有三维导航的新型传感器具有很好的借鉴作用。

在微米纳米技术［4］的快速发展下，导航设备开始由传统的机械结构器件向微机电系统(MEMS)发展，MEMS传感器具有体积小、功耗低、响应快、成本低的特点，在各个领域得到了广泛的应用。本文通过对飞蛾触角导航的原理分析，建立触角导航的数学模型，提出了基于飞蛾触角模型的MEMS导航传感器结构模型，并进行了理论计算、工艺设计与仿真分析。为研制三维角速度传感器提供一种新的思路，为解决目前三维角速度检测的导航系统［5－6］结构复杂、体积和质量较大的缺点提供一种新的途径。