[发明专利]一种微观智能机器人和微型磁性抓手的制备与使用方法

说明书

本发明公开了一种微观智能机器人和微型磁性抓手的制备与使用方法。将颗粒填充的复合树脂滴到带有微米级柱腔的模板上使树脂渗透到模板的柱腔内；施加从空间坐标原点指向第七卦限任一方向的磁场，光照光掩板外的树脂使其固化；再将该磁场绕z轴顺时针分别旋转90°、180°、270°，每次旋转后都光照光掩板外的树脂使其固化；将PET基底覆盖到树脂上，基底与树脂结合后从模板剥离，得到微观智能机器人；本发明所制的微观智能机器人可通过施加不同的磁场，使四根微柱中达到不同的变形，从而产生水平移动、转向、对微颗粒进行抓取和释放等运动。

技术领域

本发明涉及功能复合材料制备技术领域，特别涉及一种微观智能机器人和微型磁性抓手的制备与使用方法。

背景技术

机器人技术是一门快速发展的高新技术，在许多领域得到了日益广泛的应用，并对人类社会产生这日益重大的影响。

微型机器人是指集成了微小作业工具，具有通用编程能力的小型移动机构。微型机器人结构尺寸微小，器件精密，可进行微细操作，具有小惯性、快速响应、高谐振频率、高附加值等特点。然而，微型机器人并不是简单意义上普通机器人的微小化，微型机器人一般集成有传感、控制和执行单元，是机械、电子、材料、控制、计算机和生物医学等多学科技术的交叉融合。微型机器人的研究，是一个新颖又具有重大实际意义和挑战性的课题。该技术有利于实现真正意义上的微小系统，充分展现了微小系统的巨大魅力；而建立微型机器人需要更为微小的驱动器、执行器、处理器等，由此展开的对微型机器人本体的加工和微部件的研制，都是微型机器人领域内的难题。中国专利“一种微米级磁性镊子的制备与使用方法”(CN111508706A)中曾利用磁场来使两根微柱产生变形，从而达到镊子的效果，然而在上述专利中，微镊的两根柱子在同一磁场下只能沿同一方向发生变形，微柱无法在同一磁场下发生所需要的朝不同方向的变形，这大大限制了微镊的适用范围，同时也将这种想法局限在了仅有两根柱子的镊子状。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微观智能机器人和微型磁性抓手制备与使用方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种微观智能机器人的制备和使用方法，包括以下步骤：

S1.准备设有柱腔的模板基底；

S2.将非磁性物质包裹磁性粒子的纳米复合树脂滴到模板基底上，通过真空辅助成型工艺使树脂渗透到模板基底的柱腔内以形成产物Ⅰ；

S3.对产物Ⅰ施加空间坐标系中从坐标原点指向第七卦限任一方向的磁场，使磁性粒子在产物Ⅰ的内部进行沿当前磁场方向的取向排列，形成多条沿当前磁场方向的磁链，从而形成产物Ⅱ，并使用光掩模版遮挡住模板基底的2号、3 号、4号柱腔，后用蓝光照射，1号柱腔内的树脂发生光固化反应，形成产物Ⅲ，得到固化的微柱Ⅰ；

S4.将S3中的磁场绕z轴顺时针旋转90°，待磁性粒子重新进行沿当前磁场方向的取向排列，形成多条沿当前磁场方向的磁链后，使用光掩模版遮挡住模板基底的3号与4号柱腔，后用蓝光照射，2号柱腔内的树脂发生光固化反应，形成产物Ⅳ，得到固化的微柱Ⅱ；

S5.将S3中的磁场绕z轴顺时针旋转180°，待磁性粒子重新进行沿当前磁场方向的取向排列，形成多条沿当前磁场方向的磁链后，使用光掩模版遮挡住模板基底的4号柱腔，后用蓝光照射，3号柱腔内的树脂发生光固化反应，形成产物Ⅴ，得到固化的微柱Ⅲ；

S6.将S3中的磁场绕z轴顺时针旋转270°，待磁性粒子重新进行沿当前磁场方向的取向排列，形成多条沿当前磁场方向的磁链后，去掉光掩模版，后用蓝光照射，模板基底的4号柱腔内的树脂发生光固化反应，形成产物Ⅵ，得到固化的微柱Ⅳ；

S7.将产物Ⅵ从模板基底上剥离，得到固化后的微观智能机器人；

S8.对所述微观智能机器人施加朝右上方的周期磁场，使所述微观智能机器人向前移动；