孢粉外壁杂化磁驱微游动机器人的研究

发布时间：2021-10-21 21:37

　　微游动机器人的外形尺寸一般在亚微米到微米级别,可在液体环境中将多种驱动能源转化成受控的机械运动。随着微纳米技术的发展,微游动机器人已经逐渐应用于生化传递、生物传感、靶向递药等生物医学领域,以及在环境领域的污染处理中,体现出了广阔的应用前景。然而,传统的机器部件的制造和组装方法使得大批量制备微游动机器人成为难题。并且微游动机器人的应用环境通常在液体中,又受到其自身尺寸的限制,导致其运动的雷诺系数极低,此时惯性力可以忽略,粘滞阻力占据主导地位,使得其在微观环境中的运动控制变得十分困难。若想将微游动机器人应用于靶向给药领域,仍存在着生物兼容性差、液体环境运动控制困难、细胞避障等一系列难题亟待解决。为了解决以上难题,开发了一种基于花粉材质的微游动机器人,并研究其控制方法和避障运动轨迹规划。本文通过生物杂化的方法高效低成本的制备出尺寸均匀的微游动机器人,采用真空加载的技术手段使其具备了优异的磁性特征,同时保持了微游动机器人的内部空腔结构,为药物的装载提供了可能。并对微游动机器人进行动力学分析为其运动控制提供理论支撑。而后基于动态窗口算法,提出了一种磁驱微游动机器人的避障策略,该方法成功实现了在显... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纳米线与纳米管马达

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-阴阳球马达则是采用了二氧化硅微球表面喷涂或沉积金属层，使得球体的两个半球表面材质发生变化，形成两侧不对称的结构。与纳米管类似，阴阳球马达的推动力也大多来源于化学反应产生的气泡，利用两侧产生的动力不对称性，使得纳米微球在液体中产生了前进的动力。图1-3为紫外光驱动的水中阴阳球马达[5]。(a)光驱动阴阳球纳米马达(b)螺旋微纳机器人图1-2阴阳球纳米马达与螺旋形微纳机器人（3）螺旋形微纳机器人螺旋形微纳机器人起初是受到了自然界中细菌鞭毛运动的启发，采用自卷曲技术手段人工合成的金属材料的微纳机器人。通过逐步对合成方法的改良与优化，现在已经可以通过模板电沉积技术制备出螺旋致密，形状均一的纳米螺旋结构[6]。（4）生物杂化微纳机器人(a)藻类模板合成的微纳机器人(b)孢子模板合成的微纳机器人图1-3生物杂化微纳机器人

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-阴阳球马达则是采用了二氧化硅微球表面喷涂或沉积金属层，使得球体的两个半球表面材质发生变化，形成两侧不对称的结构。与纳米管类似，阴阳球马达的推动力也大多来源于化学反应产生的气泡，利用两侧产生的动力不对称性，使得纳米微球在液体中产生了前进的动力。图1-3为紫外光驱动的水中阴阳球马达[5]。(a)光驱动阴阳球纳米马达(b)螺旋微纳机器人图1-2阴阳球纳米马达与螺旋形微纳机器人（3）螺旋形微纳机器人螺旋形微纳机器人起初是受到了自然界中细菌鞭毛运动的启发，采用自卷曲技术手段人工合成的金属材料的微纳机器人。通过逐步对合成方法的改良与优化，现在已经可以通过模板电沉积技术制备出螺旋致密，形状均一的纳米螺旋结构[6]。（4）生物杂化微纳机器人(a)藻类模板合成的微纳机器人(b)孢子模板合成的微纳机器人图1-3生物杂化微纳机器人

【参考文献】：
期刊论文
[1]微纳马达及其制备和应用研究进展[J]. 董任峰,任碧野.  功能材料与器件学报. 2013(02)
[2]物理气相沉积技术的研究进展与应用[J]. 吴笛.  机械工程与自动化. 2011(04)
[3]物理气相沉积技术制备的硬质涂层耐腐蚀的研究进展[J]. 张洪涛,王天民,王聪.  材料导报. 2002(08)
[4]物理气相沉积技术的新进展[J]. 李健,韦习成.  材料保护. 2000(01)

硕士论文
[1]融合动态窗口法与A*算法的港口AGV路径规划方法研究[D]. 张晓熠.北京交通大学 2019
[2]基于萤火虫算法和动态窗口法的移动机器人混合路径规划[D]. 银长伟.重庆大学 2018



本文编号：3449757