CN105082125B - 一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液滴微操作机械手结构，包括注射组件、控制组件、固定支架组件、设置在所述固定支架组件上的驱动组件、与所述驱动组件及注射组件相连接的执行组件，本发明还提供了种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法。本发明通过控制各钨丝棒的上下移动量，移动顺序，约束点的位置，改变基于表面张力吸附在液滴上的微小部件的姿态，实现对于微小部件姿态的精确控制，与现有的技术相比，姿态控制更稳定，更精确。该方法简单易行，适用于任意形状微小物体的无损操作。

Description

一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法

技术领域

本发明涉及的是液滴微操作技术领域，尤其涉及一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法。

背景技术

随着机械电子产品的小型化，机电产品的元器件也逐渐趋向小型化，薄型化的发展趋势，在微型部件的装配中对装配精度要求越来越高，往往涉及到微型部件位置和姿态的调整和无损操作，这对微操作装置提出了很高的要求。目前国内外对于微小部件的操作与装配，主要有基于微夹持器工具的方法，真空吸附法，基于表面张力法等。在微夹持器方面如日本名古屋大学的TAMIO模仿筷子夹持物体的机理开发出一种双指微操作手，实现了对物体的拾取，移动，旋转和释放操作。虽然微夹持器工具夹持方法比较稳定，但是微尺度对于传感器的精度提出了很高的要求，而且夹持操作难免会导致夹持部件的应力集中产生变形，对部件造成一些不良的影响，同时难于夹持一些超薄的零部件。真空吸附法在微装配中应用最为广泛，通过负压的方式来吸持微小部件，但这种方法主要应用于只需提取与释放的简单动作场合，很难实现微小部件的姿态调整，而且对吸附表面有严格要求。真空吸附方法避免了直接夹持对物体带来的挤压，但是机械操作的灵活性降低，只能实现部件的移动操作，而无法实现部件三维空间内姿态的调整。Imperial College London的Richard提出基于表面张力的自适应微型机械装置，装置通过微型部件连接部位处的液体表面张力来控制连接部位的转动角度；东京工业大学的Kaiji Sato提出了一种液体表面张力驱动微小部件自适应定位方法，讨论了自适应运动方法的影响因素和改进方法，这些方法都是将表面张力应用到微小物体的姿态调整中，但只能调整特定的姿态，哈尔滨工业大学荣伟彬团队也利用了液滴的表面张力特性设计了一种运用于微操作的机械手，通过往微管内注入液体，在微管底端吸附微小物体实现了对微小物体的拾取与释放的操作。除了上述的方法之外，微小机器人在微装配中应用也越来越多，但由于系统的复杂性和应用环境的限制，目前还没有得到广泛的应用。本研究团队在前人研究的基础之上，在一种液滴微操作机械手及控制方法专利中提出了一种多棒型的液滴微操作机械手，该专利可以实现微小物体的姿态改变，但是存在一些问题，在机构方面，三角形链接板之间间隙过小，电机存在微小振动造成各棒之间的运动相互扰动，对钨丝棒的直线度要求高，加工难度大；在控制方法方面，提出的方法局限于仅能实现姿态控制不能实现对微小部件的目标姿态的精确控制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种带液滴微操作机械手结构，该结构通过控制钨丝棒的姿态，改变吸附的微小物体的姿态，从而实现任何形状的微小物体空间范围内位置和姿态的控制，其采用的技术方案如下：

一种液滴微操作机械手结构，包括注射组件、控制组件、固定支架组件、设置在所述固定支架组件上的驱动组件、与所述驱动组件及注射组件相连接的执行组件，所述注射组件包括注射器、驱动所述注射器的推进器以及连接注射器出液口的软管；所述固定支架组件包括具有支撑腿的下固定板、由支柱支撑设置于所述下固定板上方的电机定位板、通过螺栓和螺母连接在所述电机定位板上方的止推板；所述驱动组件包括六个沿圆形轨迹均匀地竖直分布在所述电机定位板的阶梯通孔内的微型电机，所述六个微型电机顶部由止推板所压制，每个所述微型电机输出轴的正下方均设置有传动连接板，各个传动连接板之间相隔一定间隙，所述传动连接板内均嵌有与所述微型电机输出轴上的外螺纹相配合的传动螺母；所述执行组件包括上端连接于所述下固定板中心通孔的导行管、套设置于所述导行管下端的收束套筒、毛细微管、六根钨丝棒，所述毛细微管一端连接软管，另一端穿过止推板、电机定位板、下固定板中心通孔、导行管直达收束套筒出口，所述六根钨丝棒上端分别连接传动连接板，尖状下端穿过导行管与毛细微管之间的空隙后从收束套筒的出口伸出一定长度，所述钨丝棒与毛细微管相切；六根钨丝棒直径一致，长度较长约为140～160mm，直径为100μm～300μm，钨丝棒下端面呈尖状，钨丝棒11的尖状高度为0.5mm～1mm；所述钨丝棒发生柔顺变形时的径向偏移量与轴向长度之比小于2/80。

进一步地，所述下固定板的上端面中心通孔位置还设置有与导行管相通的润滑槽，润滑槽内填充有可渗透至导行管内的润滑油，所带的润滑槽储存润滑油对钨丝棒之间的运动具有润滑作用，减小了六根钨丝棒之间的相互摩擦影响，提高控制精度。

进一步地，润滑槽呈圆柱形，内径为0.8～1.5cm,深度为0.3～0.6cm。

进一步地，所述的控制组件还包括显微放大镜，用于在往毛细微管注入液体之前观察和测量确保六个钨丝棒下端面尖状顶尖处平齐状态。

本发明还提供了一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法，其技术方案如下：

一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法，包括步骤：

1)液滴吸附微小部件，通过注射器向毛细微管中注入液体在钨丝棒尖端面形成液滴，钨丝棒缓慢靠近微小部件，当液体接触到微小部件时，微小部件被吸附在钨丝棒下端呈水平状态，该步骤通过注射装置往毛细微管注入一定量的液体，在钨丝棒底端形成微小液滴，控制钨丝棒运动靠近微小部件以吸附起微小部件；

2)按预设目标姿态调整微小部件的姿态，计算机根据设定的目标姿态参数向各微型电机发出控制信号，控制各钨丝棒的上下移动量来控制钨丝棒尖端作为约束点的位置，微小部件的姿态将紧跟钨丝棒姿态变化并且在钨丝棒姿态的约束下实现微小部件的自平衡从而实现对于微小部件姿态的控制，所述目标姿态为倾斜β度或旋转θ角，该步骤通过控制各钨丝棒的上下移动量来控制钨丝棒尖端作为约束点的位置，基于液滴表面张力吸附在液滴上的微小部件由于所受到的表面力远大于体积力，微小部件的姿态将紧跟钨丝棒姿态变化并且在钨丝棒姿态的约束下实现微小部件的自平衡从而可以实现对于微小部件姿态的控制。

进一步地，当所述目标姿态为倾斜β度时，所述步骤2)具体包括：

21)在微小部件处于被水平吸附初始状态时，定义微小部件所在平面为XOY平面，所述XOY平面以毛细微管(中心)在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度β得到表征姿态的法向量P₁＝R₁·P₀，其中R1为变换矩阵，R1＝[cosβ 0 sinβ；0 1 0；-sinβ 0 cosβ],求得倾斜后的微小部件18的法向量P₁＝[x1 y1 z1]；

22)求取各钨丝棒尖端在XOY平面上投影点的坐标值，选取离微小部件最边缘的一根钨丝棒尖端保持不动，根据保持不动的钨丝棒尖端的坐标值和倾斜β度后通过该点的微小部件的法向量P₁求得倾斜β度后的平面方程；

23)将步骤22)求得的其余钨丝棒尖端在XOY平面上投影点的坐标值代入倾斜β度后的平面方程中，得出其余各钨丝棒尖端在倾斜β度后XOY平面上的目标高度值，所述微型电机控制各钨丝棒以一定的速度运动至目标高度，使微小部件倾斜β度。

进一步地，当所述目标姿态为旋转θ角时，所述步骤2)具体包括：

201)在微小部件处于被水平吸附初始状态时，建立以微小部件所在平面为XOY平面、垂直所述XOY平面的方向为Z向的空间直角坐标系，所述空间直角坐标系以毛细微管在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度10°得到法向量P₁＝R₁·P₀，其中R₁为变换矩阵，R₁＝[cos10° 0sin10°；0 1 0；-sin10° 0cos10°],求得倾斜后的微小部件的法向量P₁＝[x1 y1 z1]；

202)求取各钨丝棒尖端在XOY平面上的投影点的坐标值，选取离微小部件最边缘的一根钨丝棒尖端保持不动，根据保持不动的钨丝棒尖端的坐标值和通过该点的微小部件的法向量P₁求得平面方程；

203)将步骤202)求得的其余钨丝棒尖端在XOY平面投影的坐标值代入平面方程中，得出其余各钨丝棒尖端在倾斜10°后平面上的目标高度值，所述微型电机控制各钨丝棒以一定的速度运动至目标高度，使微小部件绕Y轴倾斜10°；

204)在姿态由法向量P₁表征的情况下，若目标状态为绕Z轴旋转θ角，则在法向量P₁的基础上得到法向量P₂＝R₂·P₁，其中R₂＝[cosθ -sinθ 0；sinθ cosθ 0；0 0 1],根据步骤202)所述保持不动的钨丝棒尖端的坐标值和通过该的微小部件的法向量P₂求得微小部件绕Z轴旋转θ角后的平面方程；

205)将步骤202)求得的其余钨丝棒尖端在XOY平面投影的坐标值代入平面方程中，得出其余各钨丝棒尖端在绕Z轴旋转θ角后平面上的目标高度值，所述微型电机控制各钨丝棒以一定的速度运动至目标高度，使微小部件位于法向量为P₂时的空间位置；

206)最后，位置最低的钨丝棒保持不动，其余钨丝棒以一定的速度比同时运动至与位置最低的钨丝棒平齐，其中该速度比为各钨丝棒到位置最低的钨丝棒的高度值之间的比值，此时，微小部件的姿态为相对与原初始水平状态绕Z轴旋转了θ角。

进一步地，步骤22)中所述微型电机控制各钨丝棒以一定的速度运动至目标高度时，各钨丝棒通过一定的速度比同时运动至目标高度，其中该速度比为各钨丝棒到保持不动的钨丝棒的高度值之间的比值。

与现有技术相比，本发明具有显著的优点，具体如下：

(1)可以实现对超薄微小部件的姿态精确控制和实现无损操作。

(2)利用钨丝棒的柔顺变形与及导行管和收束套筒的使用大大减小了加工难度。

(3)可实现对微小元件的目标姿态的精确控制且控制方法简单。

(4)结构简单、加工方便、适用范围广。

附图说明

图1为本发明的带有润滑槽的液滴微操作机械手结构整装示意图。

图2为钨丝棒尖端基于液滴表面张力吸附微小部件示意图。

图3为本发明的带有润滑槽的液滴微操作机械手结构局部剖视示意图。

图4为图3中B处放大示意图。

图5为图3中A-A向剖视示意图。

图6为图5中C处放大示意图。

图7为带有润滑槽的液滴微操作机械手结构控制原理示意图。

图8为控制微小部件倾斜姿态过程示意图。

图9为控制微小部件姿态旋转前建立的空间直角坐标系主视示意图。

图10为控制微小部件姿态旋转过程示意图。

图11为控制微小部件姿态旋转前建立的空间直角坐标系俯视示意图。

图中所示为：1-推进器；2-注射器；3-软管；4-螺栓；5-螺母；6-毛细微管；7-止推板；8-电机定位板；9-微型电机；10-传动连接板；11-钨丝棒；12-支柱；13-下固定板；14-导行管；15-收束套筒；16-支撑腿；17-液滴；18-微小部件；19-传动螺母；20-传动螺母导行杆；21-电机输出轴；22-润滑槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本下面结合附图和具体实施发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本发明采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。

实施例一

如图1至图7所示，一种液滴微操作机械手结构，包括注射组件、控制组件、固定支架组件、设置在所述固定支架组件上的驱动组件、与所述驱动组件及注射组件相连接的执行组件，所述注射组件包括注射器2、驱动所述注射器2的推进器1以及连接注射器2出液口的软管3；所述固定支架组件包括具有支撑腿16的下固定板13、由支柱12支撑设置于所述下固定板13上方的电机定位板8、通过螺栓5和螺母连接在所述电机定位板8上方的止推板7；所述驱动组件包括六个沿圆形轨迹均匀地竖直分布在所述电机定位板8的阶梯通孔内的微型电机9，所述六个微型电机9顶部由止推板7所压制，每个所述微型电机9输出轴的正下方均设置有传动连接板10，各个传动连接板10之间相隔一定间隙(见图5、图6)，所述传动连接板10内均嵌有与所述微型电机9输出轴上的外螺纹相配合的传动螺母19；所述执行组件包括上端连接于所述下固定板13中心通孔的导行管14、套设置于所述导行管14下端的收束套筒15、直径500μm毛细微管6、六根钨丝棒，所述毛细微管6一端连接软管3，另一端穿过止推板7、电机定位板8、下固定板13中心通孔、导行管14直达收束套筒15出口，所述六根钨丝棒上端分别连接传动连接板10，尖状下端穿过导行管14与毛细微管6之间的空隙后从收束套筒15的出口伸出一定长度(见图3、图4)；六根钨丝棒11直径一致，长度较长约为140-160mm，直径为300μm，钨丝棒11下端面呈尖状，钨丝棒11的尖状高度为0.5mm～1mm；所述钨丝棒发生柔顺变形时的径向偏移量与轴向长度之比小于2/80，六根钨丝棒能发生微小的柔顺变形，对于加工难度能够起到很好的改善作用，使得六个传动连接板之间的运动不会相互影响。

具体来说，本实施例中，如图7所示，所述控制组件包括计算机、微量滴液控制装置、数据采集转换卡、驱动电路，所述微量滴液控制装置用于根据计算机的发出的控制信号控制推进器1动作，所述数据采集转换卡及驱动电路根据计算机提供的姿态参数发出控制脉冲驱动微型电机9，计算机通过调整LabVIEW程序中各通道脉冲的个数及电机的接通顺序，便可以使机械手按照指定运动策略移动，实现对微小元件18目标姿态的控制。

具体来说，本实施例中，所述下固定板13的上端面中心通孔位置还设置有与导行管14相通的润滑槽22，润滑槽22内填充有可渗透至导行管14内的润滑油，所带的润滑槽22储存润滑油对钨丝棒之间的运动具有润滑作用，减小了六根钨丝棒之间的相互摩擦影响，提高控制精度。

具体来说，本实施例中，润滑槽22呈圆柱形，内径为0.8～1.5cm,深度为0.3～0.6cm。

具体来说，本实施例中，所述的控制组件还包括显微放大镜，用于在往毛细微管6注入液体之前观察和测量确保六个钨丝棒11下端面尖状顶尖处平齐状态。

实施例二

一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法，采用实施例一所述的液滴微操作机械手结构，包括步骤：

1)液滴吸附微小部件18，通过注射器向毛细微管6中注入液体在钨丝棒尖端面形成液滴17，注入的液滴量约为10μl，钨丝棒11缓慢靠近微小部件，当液体接触到微小部件18时，微小部件18被吸附在钨丝棒11下端呈水平状态，此时，微小部件18、液滴和钨丝棒之间构成一液桥系统(见图2)，该步骤通过注射装置往毛细微管注入一定量的液体，在钨丝棒底端形成微小液滴，控制钨丝棒运动靠近微小部件以吸附起微小部件；

2)按预设目标姿态调整微小部件18的姿态，计算机根据设定的目标姿态参数向各微型电机发出控制信号，控制各钨丝棒11的上下移动量来控制钨丝棒11尖端作为约束点的位置，微小部件18的姿态将紧跟钨丝棒11姿态变化并且在钨丝棒姿态的约束下实现微小部件18的自平衡从而实现对于微小部件18姿态的控制，所述目标姿态为绕Y轴倾斜27。

具体而言，本实施例中，所述步骤2)具体包括：

21)在微小部件18处于被水平吸附初始状态时，定义微小部件18所在平面为XOY平面，所述XOY平面以毛细微管6在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件18法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度27°得到表征姿态的法向量P₁＝R₁·P₀，其中R1为变换矩阵，R1＝[cos27° 0 sin27°；0 1 0；-sin27° 0 cos27°],求得倾斜后的微小部件18的法向量P₁＝[x1 y1 z1]；

22)求取各钨丝棒11尖端在XOY平面上投影点的坐标值，选取离微小部件18最边缘的一根钨丝棒11尖端保持不动，根据保持不动的钨丝棒11尖端的坐标值和倾斜27°后通过该点的微小部件18的法向量P₁求得倾斜27°后的平面方程；

23)将步骤22)求得的其余钨丝棒11尖端在XOY平面上投影点的坐标值代入倾斜β度后的平面方程中，得出其余各钨丝棒11尖端在倾斜27°后XOY平面上的目标高度值，所述微型电机9控制各钨丝棒11以一定的速度运动至目标高度，使微小部件18倾斜27°，倾斜过程如图8所示，根据所得的目标高度值，微型电机9保持编号为d钨丝棒11不动，编号为c、e的钨丝棒11同时上升0.1mm，编号为b、f的钨丝棒11同时上升0.31mm，编号为a的钨丝棒11上升0.4mm。同时，为了提高姿态控制精度，本实施例中，所述微型电机9控制各钨丝棒11以一定的速度运动至目标高度时，各钨丝棒11通过一定的速度比同时运动至目标高度，其中该速度比为各钨丝棒11到保持不动的钨丝棒11的高度值之间的比值。

实施例三

一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法，包括步骤：

1)液滴吸附微小部件18，通过注射器向毛细微管6中注入液体在钨丝棒尖端面形成液滴17，注入的液滴量约为10μl，钨丝棒11缓慢靠近微小部件，当液体接触到微小部件18时，微小部件18被吸附在钨丝棒11下端呈水平状态，此时，微小部件18、液滴和钨丝棒之间构成一液桥系统(见图2)，该步骤通过注射装置往毛细微管注入一定量的液体，在钨丝棒底端形成微小液滴，控制钨丝棒运动靠近微小部件以吸附起微小部件；

2)按预设目标姿态调整微小部件18的姿态，计算机根据设定的目标姿态参数向各微型电机发出控制信号，控制各钨丝棒11的上下移动量来控制钨丝棒11尖端作为约束点的位置，微小部件18的姿态将紧跟钨丝棒11姿态变化并且在钨丝棒姿态的约束下实现微小部件18的自平衡从而实现对于微小部件18姿态的控制，所述目标姿态为绕Z轴旋转20°。

具体而言，本实施例中，所述步骤2)具体包括：

201)如图10a所示，在微小部件18处于被水平吸附初始状态时，建立以微小部件18所在平面为XOY平面、垂直所述XOY平面的方向为Z向的空间直角坐标系(见图9和图11)，所述空间直角坐标系以毛细微管6在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件18法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度10°得到法向量P₁＝R₁·P₀，其中R₁为变换矩阵，R₁＝[cos10° 0 sin10°；0 1 0；-sin10° 0 cos10°],求得倾斜后的微小部件18的法向量P₁＝[0.1736；0；0.9848]；

202)求取编号为a至f的各钨丝棒11尖端在XOY平面上的投影点的坐标值分别为(0.4，0)、(0.2，-0.3464)、(-0.2，-0.3464)、(-0.4，0)、(-0.2，0.3464)、(0.2，0.3464)，选取离微小部件18最边缘的编号为a的钨丝棒11尖端保持不动，则可以将点(0.4 0 0)代入方程0.1736·x+0·y+0.9848·z+D＝0求得参数D＝-0.0695,得到法向量为P₁的平面方程为0.1736·x+0·y+0.9848·z-0.0695＝0；

203)将步骤202)求得的其余钨丝棒11尖端在XOY平面投影的的坐标值代入平面方程中，求得z＝-(0.1736·x+0·y-0.0695)/0.9848可以求得法向量为P₁时编号为b至f的各钨丝棒11尖端的高度分别为0.0353mm、0.1058mm、0.1411mm、0.1058mm、0.0353mm，如图10b，所述微型电机9控制各钨丝棒11以一定的速度运动至目标高度，使微小部件18绕Y轴倾斜10°；

204)在姿态由法向量P1表征的情况下，目标状态为绕Z轴旋转20°，则在法向量P1的基础上得到法向量P2＝R2·P1，其中R2＝[cos20° -sin20° 0；sin20°cos20°0；0 0 1],求得P2＝[0.1632；0.0594；0.9848]，若还是保持棒a不动，则可以将点(0.4 0 0)代入方程0.1632·x+0.0594·y+0.9848·z+D1＝0求得参数D1＝-0.0653，得到平面方程为0.1632·x+0.0594·y+0.9848·z-0.0653＝0；

205)将步骤202)求得的其余钨丝棒11尖端在XOY平面投影的坐标值代入平面方程中，编号为b、c、d、e、f的钨丝棒11的尖端在XOY平面中的投影坐标值(0.2，-0.3464)、(-0.2，-0.3464)、(-0.4，0)、(-0.2，0.3464)、(0.2，0.3464)分别将投影坐标代入z＝-(0.1632·x+0.0594·y-0.0653)/0.9848，求得法向量为P₂时编号为b至f的各钨丝棒11尖端的高度分别为0.0541mm、0.1203mm、0.1326mm、0.0786mm、0.0123mm，所述微型电机9控制各钨丝棒11以一定的速度运动至目标高度，此时得到的姿态P₂相对于姿态P₁绕Z轴旋转了20°角，如图10C所示；

206)最后，位置最低的编号为a的钨丝棒11保持不动，其余钨丝棒11以一定的速度比同时运动至与位置最低的钨丝棒11平齐，其中该速度比为棒b到棒a的高度:棒c到棒a的高度:棒f到棒a的高度等。即速度比为0.0541:0.1203:0.1326:0.0786:0.0123，此时微小部件18的姿态为相对与原初始状态旋转了20°角，如图10d所示。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种液滴微操作机械手结构的姿态控制方法，所述的液滴微操作机械手结构包括注射组件、控制组件、固定支架组件、设置在所述固定支架组件上的驱动组件、与所述驱动组件及注射组件相连接的执行组件，所述注射组件包括注射器(2)、驱动所述注射器(2)的推进器(1)以及连接注射器(2)出液口的软管(3)；所述固定支架组件包括具有支撑腿(16)的下固定板(13)、由支柱(12)支撑设置于所述下固定板(13)上方的电机定位板(8)、通过螺栓(5)和螺母连接在所述电机定位板(8)上方的止推板(7)；所述驱动组件包括六个沿圆形轨迹均匀地竖直分布在所述电机定位板(8)的阶梯通孔内的微型电机(9)，所述六个微型电机(9)顶部由止推板(7)所压制，每个所述微型电机(9)输出轴的正下方均设置有传动连接板(10)，各个传动连接板(10)之间相隔一定间隙，所述传动连接板(10)内均嵌有与所述微型电机(9)输出轴上的外螺纹相配合的传动螺母(19)；所述执行组件包括上端连接于所述下固定板(13)中心通孔的导行管(14)、套设置于所述导行管(14)下端的收束套筒(15)、毛细微管(6)、六根钨丝棒，所述毛细微管(6)一端连接软管(3)，另一端穿过止推板(7)、电机定位板(8)、下固定板(13)中心通孔、导行管(14)直达收束套筒(15)出口，所述六根钨丝棒(11)上端分别连接传动连接板(10)，尖状下端穿过导行管(14)与毛细微管(6)之间的空隙后从收束套筒(15)的出口伸出一定长度，所述钨丝棒(11)与毛细微管(6)相切；所述控制组件分别与所述注射组件和驱动组件电路连接；六根钨丝棒(11)直径一致，长度较长约为140～160mm，直径为100μm～300μm，钨丝棒(11)下端面呈尖状，钨丝棒(11)的尖状高度为0.5mm～1mm；所述钨丝棒发生柔顺变形时的径向偏移量与轴向长度之比小于2/80；

所述控制组件包括计算机、微量滴液控制装置、数据采集转换卡、驱动电路，所述微量滴液控制装置用于根据计算机的发出的控制信号控制推进器(1)动作，所述数据采集转换卡及驱动电路根据计算机提供的姿态参数发出控制脉冲驱动微型电机(9)；

所述下固定板(13)的上端面中心通孔位置还设置有与导行管(14)相通的润滑槽(22)，润滑槽(22)内填充有可渗透至导行管(14)内的润滑油；

润滑槽(22)呈圆柱形，内径为0.8～1.5cm,深度为0.3～0.6cm；

所述的控制组件还包括显微放大镜，用于在往毛细微管(6)注入液体之前观察和测量确保六个钨丝棒(11)下端面尖状顶尖处平齐状态；其特征在于，包括步骤：

1)液滴吸附微小部件(18)，通过注射器向毛细微管(6)中注入液体在钨丝棒尖端面形成液滴(17)，钨丝棒(11)缓慢靠近微小部件，当液体接触到微小部件(18)时，微小部件(18)被吸附在钨丝棒(11)下端呈水平状态；

2)按预设目标姿态调整微小部件(18)的姿态，计算机根据设定的目标姿态参数向各微型电机发出控制信号，控制各钨丝棒(11)的上下移动量来控制钨丝棒(11)尖端作为约束点的位置，微小部件(18)的姿态将紧跟钨丝棒(11)姿态变化并且在钨丝棒姿态的约束下实现微小部件(18)的自平衡从而实现对于微小部件(18)姿态的控制，所述目标姿态为倾斜β度或旋转θ角；

当所述目标姿态为倾斜β度时，所述步骤2)具体包括：

21)在微小部件(18)处于被水平吸附初始状态时，定义微小部件(18)所在平面为XOY平面，所述XOY平面以毛细微管(6)在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件(18)法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度β得到表征姿态的法向量P₁＝R₁·P₀，其中R₁为变换矩阵，R₁＝[cosβ 0 sinβ；0 1 0；-sinβ 0 cosβ],求得倾斜后的微小部件(18)的法向量P₁＝[x1 y1 z1]；

22)求取各钨丝棒(11)尖端在XOY平面上投影点的坐标值，选取离微小部件(18)最边缘的一根钨丝棒(11)尖端保持不动，根据保持不动的钨丝棒(11)尖端的坐标值和倾斜β度后通过该点的微小部件(18)的法向量P₁求得倾斜β度后的平面方程；

23)将步骤22)求得的其余钨丝棒(11)尖端在XOY平面上投影点的坐标值代入倾斜β度后的平面方程中，得出其余各钨丝棒(11)尖端在倾斜β度后XOY平面上的目标高度值，所述微型电机(9)控制各钨丝棒(11)以一定的速度运动至目标高度，使微小部件(18)倾斜β度；

当所述目标姿态为旋转θ角时，所述步骤2)具体包括：

201)在微小部件(18)处于被水平吸附初始状态时，建立以微小部件(18)所在平面为XOY平面、垂直所述XOY平面的方向为Z向的空间直角坐标系，所述空间直角坐标系以毛细微管(6)在XOY平面中的投影点为原点，此时，微小部件(18)法向量初始状态为P₀＝[0 0 1]，将微小部件绕Y轴倾斜角度10°得到法向量P₁＝R₁·P₀，其中R₁为变换矩阵，R₁＝[cos10° 0sin10°；0 1 0；-sin10° 0 cos10°],求得倾斜后的微小部件(18)的法向量P₁＝[x1 y1z1]；

202)求取各钨丝棒(11)尖端在XOY平面上的投影点的坐标值，选取离微小部件(18)最边缘的一根钨丝棒(11)尖端保持不动，根据保持不动的钨丝棒(11)尖端的坐标值和通过该点的微小部件(18)的法向量P₁求得平面方程；

203)将步骤202)求得的其余钨丝棒(11)尖端在XOY平面投影的坐标值代入平面方程中，得出其余各钨丝棒(11)尖端在倾斜10°后平面上的目标高度值，所述微型电机(9)控制各钨丝棒(11)以一定的速度运动至目标高度，使微小部件(18)绕Y轴倾斜10°；

204)在姿态由法向量P₁表征的情况下，若目标状态为绕Z轴旋转θ角，则在法向量P₁的基础上得到法向量P₂＝R₂·P₁，其中R₂＝[cosθ -sinθ 0；sinθ cosθ 0；0 0 1],根据步骤202)所述保持不动的钨丝棒(11)尖端的坐标值和通过该点的微小部件(18)的法向量P₂求得微小部件(18)绕Z轴旋转θ角后的平面方程；

205)将步骤202)求得的其余钨丝棒(11)尖端在XOY平面投影的坐标值代入平面方程中，得出其余各钨丝棒(11)尖端在绕Z轴旋转θ角后平面上的目标高度值，所述微型电机(9)控制各钨丝棒(11)以一定的速度运动至目标高度，使微小部件(18)位于法向量为P₂时的空间位置；

206)最后，位置最低的钨丝棒(11)保持不动，其余钨丝棒(11)以一定的速度比同时运动至与位置最低的钨丝棒(11)平齐，其中该速度比为各钨丝棒(11)到位置最低的钨丝棒(11)的高度值之间的比值，此时，微小部件(18)的姿态为相对与原初始水平状态绕Z轴旋转了θ角。

2.根据权利要求1所述的姿态控制方法，其特征在于，步骤22)中所述微型电机(9)控制各钨丝棒(11)以一定的速度运动至目标高度时，各钨丝棒(11)通过一定的速度比同时运动至目标高度，其中该速度比为各钨丝棒(11)到保持不动的钨丝棒(11)的高度值之间的比值。