表面运动磁微机器人制备与实验研究

发布时间：2020-08-13 09:07

【摘要】：磁微机器人尺寸较小,可以在人手达不到的尺度内完成一些微操作,如药物载运、微尺度手术、微系统装配等。磁微机器人常需在各种表面上完成这些任务,如固体表面和液面等。在完成表面任务的过程中,磁微机器人需要进行移动与微操作。针对表面移动,设计了一种可以在水底玻璃面进行快速翻滚的磁微机器人,提出了一种可以控制磁微机器人在水底玻璃面上进行双足站立行走的策略。针对表面微操作,设计了一种利用温度及磁场混合控制的可折展磁微机器人。建立了基于PEGDA及NIPAAm材质的微机器人制备工艺,制造了一种四角星形翻滚磁微机器人。在水底玻璃表面上,该磁微机器人可以在三维亥姆霍兹线圈控制下实现翻滚运动。建立了翻滚磁微机器人在低频率旋转磁场控制下运动速率的模型,并对其进行了实验验证。在较低外磁场频率下,提高旋转磁场的频率能够提高微机器人的运动速率,在较高频率下,提高旋转磁场的频率会降低微机器人的运动速率。设计了一种利用圆锥摆动磁场控制磁微机器人的方法。在该圆锥摆动磁场的控制下,磁微机器人会受到三个转矩力的作用。在这三个转矩力的作用下,磁微机器人能够进行双足交替步行运动。该运动具有运动距离分辨率高、运动速度较快的特点。建立了低频率圆锥磁场控制下双足行走磁微机器人运动速度的模型,并进行了实验验证。步行磁微机器人采用PEGDA材质,可以在水中玻璃平面上进行双足交替步行运动。设计了一种具有六个手臂的表面折展磁微机器人。该磁微机器人为双层结构,一层材质为PEGDA,另一层材质为NIPAAm。其中PEGDA为非热响应材料,NIPAAm为热响应材料。该磁微机器人理论上在32°以下环境中会完全折展包裹货物,在32°以上环境中会完全舒展释放货物。表面折展磁微机器人含有纳米四氧化三铁粒子,也能在磁场的控制下进行运动。
【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】：2019
【分类号】：TP242

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本文编号：2791799