基于液体介质粘着作用控制的微操作方法和实验研究

发布时间：2020-03-22 00:49

【摘要】：相对于传统的宏观对象的操作来说,在微小尺度下,由于尺寸效应和表面效应,微对象之间的粘着作用力对操作的影响显著增强,各种粘着作用开始取代重力占据主导地位,通过克服粘着作用对微对象进行操作存在一定的困难。针对目前普遍应用的亚毫米尺度微对象操作,本文提出了一种基于液体介质粘着作用控制的微对象操作方法,利用液体介质对微对象产生的粘着作用力控制微操作过程,在此基础上设计了一种简单易控的微尺度对象操作工具,有效地实现了亚毫米尺度对象的拾取及释放操作。 本文从存在液体介质时微对象之间的粘着机理出发,分析了液体介质下微对象之间的粘着作用以及典型的粘着作用力模型。在此基础上建立了新的粘着作用力模型,对模型进行了仿真分析,获得了相关参数对模型的影响规律。 在建立了存在液体介质时微对象之间的粘着作用力模型的基础上,提出了基于液体介质粘着作用控制的微操作方法,利用机械结构的运动控制实现拾取与释放操作的转换,改变微操作工具与微对象之间液体介质接触形成的粘着作用力大小,从而实现微对象的成功拾取和释放。对该微操作方案的典型配置及其匹配关系进行了分析,提出了方案的可行性条件。 建立了基于液体介质粘着作用控制的微操作实验系统,对理论模型及操作方法进行了实验验证,针对操作方案的配置参数开展了系列对比实验,重点对微操作中的释放操作进行了实验分析,确立了相关参数对微对象操作的影响规律,最后对操作方法的释放精度进行了实验研究。实验结果表明,该操作方法能有效地完成亚毫米尺度微对象的拾取、转移及释放操作,并具有较好的操作精度。 基于液体介质粘着作用控制的微操作方法研究对于利用和控制粘着作用力进行微操作提供了是一种新的思路,为微操作技术的进一步发展和应用提供了参考。
【图文】：

分析[8]，，如图 1-1 所示。由图可以得出，在毫米尺度以下，表面张力相对于重力开始占据主导地位。尺寸减小至几百微米以下时，范德华力也开始起重要作用。对 10μm 以下的微对象而言，表面张力、范德华力以及静电力的作用远远超过重力作用，重力在其中的影响可以忽略不计。

图 1-2 微对象操作典型问题下粘着作用力相对于重力通常占据主导地位几年来的研究热点之一。Arai 和 Fukuda 等研张力来控制微对象粘附力，达到拾取、于范德华作用力进行微装配规划的思路，依
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH137

【参考文献】

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本文编号：2594192