一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人制造技术

本发明专利技术材料表面加工及微纳米运输

【技术实现步骤摘要】
一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人


[0001]本专利技术涉及材料表面加工及微纳米运输
，具体涉及一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人
。

技术介绍

[0002]定向微结构运输是一种在微纳米尺度下实现精密控制的方法，其主要应用于生物医学领域以及微型机器人等领域
。
微结构运输的研究源于对微纳米器件的需求，由于微纳米尺度下物理
、
化学
、
生物等方面的特性与宏观物理不同，因此需要专门的技术来实现精确的控制
。
该技术的研究仍然面临着很多挑战和难点
。
未来随着科学技术的不断进步，定向微结构运输技术有望在生物医学领域和微型机器人等领域实现更为广泛的应用和发展
。
[0003]在生物医学领域，定向微结构运输技术主要应用于细胞操作
、
细胞分析
、
药物输送等方面
。
通过控制微结构的运动，在细胞层面上实现精准的操纵，有望为细胞治疗
、
细胞诊断等领域带来革命性的突破
。
在微型机器人领域，定向微结构运输技术被广泛应用于制造微型机器人
、
微型传感器等微纳米器件
。
通过对微结构的定向运输，可以实现对微型机器人的精确操作，使其能够在微纳米尺度下完成各种任务，如微型组装
、
微型加工
、
微型探测等
。
[0004]由外部场驱动的微纳米结构表面上的定向运输在生物医学
、
诊断和治疗以及药物开发或输送领域具有很高的潜在应用前景
。
传统的运输机器人往往需要在表面上进行特殊的处理，如涂覆特殊涂层或安装导轨等，以保证机器人的运动轨迹
。
而微结构运输机器人则不需要进行这些额外的处理，它们利用微小的结构特征在表面上移动，无需依赖传统导轨等
。
这些微结构运输机器人可以通过表面张力
、
电磁力等方式进行控制，具有高精度
、
低成本和易于制造等优点，适用于各种复杂表面的运输任务
。
这种运输方式结构简单
、
可靠性高，具有很高的实际应用价值
。
根据不同的驱动方式，人们提出了热驱动
、pH
驱动
、
光驱动
、
磁驱动
、
电驱动和超声驱动等方式
。
然而，在制备具有良好生物相容性
、
可远程操作
、
低成本和小体积等特性的运输系统方面，仍存在许多问题亟待解决
。
[0005]目前，制备磁驱动微结构的方法主要包括模具复制
、3D
打印和无模具自组装等
。
其中，
3D
打印技术可以通过计算机辅助设计和制造，将三维模型直接转化为实物微结构；而无模具自组装技术则利用物质的自组装能力在无模板情况下自行组装成所需微结构
。Li
等人利用三维打印技术和模板法制作磁驱动微孔板结构时，其制备工艺复杂，成本较高，并且其方向依赖性能力相对较弱
。
[0006]现有的微结构运输方面，常见的驱动方式存在一些限制
。
例如由
pH
敏感型水凝胶组成的微结构在
pH
驱动中易受到化学物质的损害；热致型形状记忆聚合物的热驱动应用受到温度限制；声波驱动缺乏方向性控制；光驱动需要较高的光资源；虽然填充电敏纳米粒子的电驱动微结构可以通过远距离操作和外部电场实现精确控制，但在生物学应用方面存在很大的限制
。
[0007]在制造可被外部场驱动的微结构方面，采用
3D
打印技术制备微米甚至纳米级别的微结构需要更高的制造精度和成本；无模具自组装技术则利用物质的自组装能力，在无需
模板的情况下自我组装成所需的微结构，可以制造非常复杂的结构
。
然而，这种方法需要对材料性质进行精确的控制，例如控制表面张力
、
溶液浓度等，这对实验条件的稳定性要求非常高
。
并且在制造过程中容易出现不稳定的情况，例如组装不完整
、
结构变形等问题
。
[0008]微结构的构造方面，常规的构造只具备单一功能，难以实现高效的定向运输和方向依赖性运输功能
。
此外，它们的运动容易受到环境因素的影响，无法精确地控制位置和速度
。
由于这些构造无法感知外部环境和内部状态，也无法做出相应的智能调控，因此在复杂的环境中应用受到限制的问题，因此提出一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人，解决上述问题
。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人，具有方向依赖性运输的优点，通过控制永磁体移动速度可以间接控制其运输速度，可以快速响应，实现高效稳定的运输
。
制作流程简单，并且不需要传统机械装置，降低了故障率和维护成本
。
此外，该运输机器人体积小
、
重量轻
、
功耗低，非常适合输送微型化物品
。
因此，该专利技术适用于电子
、
生物医学
、
化工等多个领域，具有很大的市场前景和应用价值等优点
。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0011]一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人，包括支撑板，所述支撑板的顶部固定连接有运输机器人机构，所述运输机器人机构包括与支撑板固定连接的
PDMS
基底板，所述
PDMS
基底板的顶部固定连接有多个具有倾斜角度的磁性微孔板，多个所述磁性微孔板为不对称阵列，所述支撑板的底部滑动连接有驱动机构，所述支撑板的外表面固定连接有与驱动机构相连接的支撑调节机构
。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述驱动机构包括安装台，所述安装台的一侧固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端通过联轴器固定连接有传动轴，所述传动轴的一端固定连接有与安装台转动连接的第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的外表面螺纹配合有两个传动块，所述传动块的内表面滑动连接有与安装台相连接的导向杆，所述传动块的顶部通过连接板固定连接有安装框，所述安装框内滑动连接有与支撑板滑动连接的永磁铁，所述支撑调节机构固定安装在安装台上
。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述支撑调节机构包括与安装台固定连接的支撑架，所述支撑架上转动连接有两个第二螺纹杆，所述第二螺纹杆的外表面传动连接有传动机构，所述第二螺纹杆的外表面螺纹配合有与支撑板固定连接的连接框
。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述传动机构包括与支撑架固定连接的第二电机，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人，包括支撑板
(1)
，其特征在于，所述支撑板
(1)
的顶部固定连接有运输机器人机构
(2)
，所述运输机器人机构
(2)
包括与支撑板
(1)
固定连接的
PDMS
基底板
(3)
，所述
PDMS
基底板
(3)
的顶部固定连接有多个具有倾斜角度的磁性微孔板
(4)
，多个所述磁性微孔板
(4)
为不对称阵列，所述支撑板
(1)
的底部滑动连接有驱动机构，所述支撑板
(1)
的外表面固定连接有与驱动机构相连接的支撑调节机构
。2.
根据权利要求1所述的一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人
,
其特征在于，所述驱动机构包括安装台
(11)
，所述安装台
(11)
的一侧固定连接有第一电机
(12)
，所述第一电机
(12)
的输出端通过联轴器固定连接有传动轴
(13)
，所述传动轴
(13)
的一端固定连接有与安装台
(11)
转动连接的第一螺纹杆
(14)
，所述第一螺纹杆
(14)
的外表面螺纹配合有两个传动块
(15)
，所述传动块
(15)
的内表面滑动连接有与安装台
(11)
相连接的导向杆
(16)
，所述传动块
(15)
的顶部通过连接板固定连接有安装框
(17)
，所述安装框
(17)
内滑动连接有与支撑板
(1)
滑动连接的永磁铁
(18)
，所述支撑调节机构固定安装在安装台
(11)
上
。3.
根据权利要求2所述的一种磁驱动微孔板阵列表面的方向依赖性运输机器人
,
其特征在于，所述支撑调节机构包括与安装台
(11)
固定连接的支撑架
(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蒙，杨征，孙勇健，毕波，时礼平，王涛，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：