【摘要】：磁微機(jī)器人尺寸較小,可以在人手達(dá)不到的尺度內(nèi)完成一些微操作,如藥物載運(yùn)、微尺度手術(shù)、微系統(tǒng)裝配等。磁微機(jī)器人常需在各種表面上完成這些任務(wù),如固體表面和液面等。在完成表面任務(wù)的過程中,磁微機(jī)器人需要進(jìn)行移動(dòng)與微操作。針對(duì)表面移動(dòng),設(shè)計(jì)了一種可以在水底玻璃面進(jìn)行快速翻滾的磁微機(jī)器人,提出了一種可以控制磁微機(jī)器人在水底玻璃面上進(jìn)行雙足站立行走的策略。針對(duì)表面微操作,設(shè)計(jì)了一種利用溫度及磁場(chǎng)混合控制的可折展磁微機(jī)器人。建立了基于PEGDA及NIPAAm材質(zhì)的微機(jī)器人制備工藝,制造了一種四角星形翻滾磁微機(jī)器人。在水底玻璃表面上,該磁微機(jī)器人可以在三維亥姆霍茲線圈控制下實(shí)現(xiàn)翻滾運(yùn)動(dòng)。建立了翻滾磁微機(jī)器人在低頻率旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制下運(yùn)動(dòng)速率的模型,并對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在較低外磁場(chǎng)頻率下,提高旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率能夠提高微機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速率,在較高頻率下,提高旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率會(huì)降低微機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速率。設(shè)計(jì)了一種利用圓錐擺動(dòng)磁場(chǎng)控制磁微機(jī)器人的方法。在該圓錐擺動(dòng)磁場(chǎng)的控制下,磁微機(jī)器人會(huì)受到三個(gè)轉(zhuǎn)矩力的作用。在這三個(gè)轉(zhuǎn)矩力的作用下,磁微機(jī)器人能夠進(jìn)行雙足交替步行運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)距離分辨率高、運(yùn)動(dòng)速度較快的特點(diǎn)。建立了低頻率圓錐磁場(chǎng)控制下雙足行走磁微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度的模型,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。步行磁微機(jī)器人采用PEGDA材質(zhì),可以在水中玻璃平面上進(jìn)行雙足交替步行運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)了一種具有六個(gè)手臂的表面折展磁微機(jī)器人。該磁微機(jī)器人為雙層結(jié)構(gòu),一層材質(zhì)為PEGDA,另一層材質(zhì)為NIPAAm。其中PEGDA為非熱響應(yīng)材料,NIPAAm為熱響應(yīng)材料。該磁微機(jī)器人理論上在32°以下環(huán)境中會(huì)完全折展包裹貨物,在32°以上環(huán)境中會(huì)完全舒展釋放貨物。表面折展磁微機(jī)器人含有納米四氧化三鐵粒子,也能在磁場(chǎng)的控制下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2791799