一、研究介紹
近日，四川大學機械工程學院王竹卿教授團隊在微機電系統（MEMS）微鏡領域取得重要進展，提出一種基于柔性扭轉梁的超大掃描角、大鏡面尺寸和高魯棒性電磁式MEMS微鏡。該MEMS微鏡采用創新的柔性磁性扭轉梁結構，實現150°的光學掃描角度和6mm直徑的反射鏡面，同時具備極佳的魯棒性。相關成果以“Electromagnetic Micromirror based on Flexible Torsion Beam towards Ultra-Large Scanning Angle, Large Plate and High Robustness”為題，發表于期刊《Microsystems & Nanoengineering》（中科院一區TOP，IF=9.9）。論文第一作者為23級碩士生余楊志，通訊作者為夏園林老師與王竹卿教授。
MEMS微鏡研究示意圖
二、研究內容
本文提出了一種“釹鐵硼+硅橡膠”的柔性材料組合，用以制作柔性梁。同時，創新性地提出切向充磁技術，使柔性梁具備扭轉能力。為了提高扭轉性能，提出了一種材料優化模型，確定了最佳材料配比，該模型可適用于多種柔性材料力學場景。
“釹鐵硼+硅橡膠”的柔性材料優化模型
同時，對MEMS微鏡的靜態及動態性能進行了測量。結果顯示，靜態線性度R2>0.99，諧振頻率達到290Hz，響應時間僅為2ms，掃描角度可達到150°。
MEMS微鏡的靜態性能測試
MEMS微鏡的動態性能測試
之后，對MEMS微鏡進行了魯棒性和疲勞性能測試，在三軸高中低頻實驗中，微鏡的掃描角度偏移率小于5%。在一億次大角度扭轉循環中，微鏡的掃描角度偏移率小于2.1%。同時，微鏡經過了48小時高低溫、72小時高溫高濕的實驗，性能表現良好。
MEMS微鏡的魯棒性和疲勞性能測試
最后，結合王竹卿教授團隊開發的MEMS微鏡眼動追蹤技術，使用該MEMS微鏡進行了眼球轉動角度的測試。測量結果顯示出高度的線性關系（R2>0.99），表明該微鏡的實用潛力，同時表現本團隊目前研究的基于MEMS微鏡的眼動追蹤系統具有優異穩定性。
基于MEMS微鏡的動態掃描及眼動追蹤演示
