采用定形粒状运动的自动控制系统技术方案

提供了自动控制物体（１３０）的系统（１００，１００’，１００”）和方法，其中通过转换能量振动微粒（１１０，１１０’）来建立微粒（１１０，１１０’）的定形粒状运动。微粒（１１０，１１０’）的定形粒状运动形成驻波（１１２）。将物体（１３０）对准到驻波（１１２）并因此动态设置在由驻波（１１２）的定位所建立的结构中。通过控制施加给能量施加系统（１４０）的信号波形可预先确定驻波（１１２）的位置。由信号源（１５０）能量施加系统（１４０）提供预定的波形。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
现在已经实现了由单个分子形成的纳米电子元件和电路，并且需要适用于纳米电路和系统装配的批量生产技术。现在，采用扫描隧道显微镜或原子力显微镜的机械合成方法用于同时制造分子导线和装置，连续地同时产生纳米尺度电路。虽然采用化学合成能够同时产生重复的分子电路，现在还没有能分离各个电路的方法。这样，就没有能同时有效地制造多个纳米尺度类似集成电路结构的实用方法。同样，也没有能同时有效地装配多个纳米尺度的机械部件或准系统的实用方法。定形粒状运动是最近发现的与众不同的机械行为，在经过周期性垂直振荡的粒状介质薄层中可以观察到。这个现象的特征是形成粒状介质驻波。通过在薄微粒层中施加垂直振荡来产生这些驻波。能够形成独特的驻波图形，已经能很好地识别出方形，条状，波形(oscillon)，六角形这类图形。一般采用直径范围从0.05-3mm的玻璃或金属球来形成微粒。迄今为此，人们对定形粒状运动的兴趣基本还是学术上的，而没有显著的工业应用。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供利用定形粒状运动现象适用于批量(bulk)效应自动(robotic)控制的系统和方法。用于多个物体的自动控制系统包括接受物体的容器。将多个微粒放置在容器中，并提供为多个微粒施加能量的部件，以在该部件中建立定形粒状运动，从而形成多个重复的垂直方向驻波。提供与能量施加部件相耦合的信号发生器，用于将具有预定波形的能量在相对另一个驻波的预定位置上施加到驻波的动态位置上。驻波预定位置将物体动态地设置到预定的结构中。在另一个方面，提供了适用于多个物体的自动控制方法，其中提供了容器并且在容器中提供了多个微粒。在容器中添加了需要控制的多个物体，并且多个微粒由带有预定波形的能量来搅拌，使其产生驻波图形。微粒驻波图形动态地设置该物体。将基片定位在容器中，并且使得该基片能适于在上面粘合物体。图2是显示采用C60分子作为微粒的定形粒状运动的示意图。图3是显示本专利技术一个实施例的示意方框图。图3A是显示用于本专利技术专利申请主题的能量施加系统替换结构的示意方框图。图4是显示由本专利技术专利申请主题的被操纵物体的示意图。图5是显示本专利技术专利申请主题的替换实施例的示意图。图5A是显示图5所示的本专利技术的示范电场发射电极装置实施例的示意图。图6是显示本专利技术替换实施例中需操纵物体的示意图。图6A是显示来源于本专利技术计算机模拟的库仑电场强度的三维绘图示意图。图7是显示在第一位置设置基片的本专利技术替换实施例的示意方框图。图8是显示在第二位置设置基片的本专利技术替换实施例的示意方框图。图9是显示在凝胶中放置需操纵物体的本专利技术示意图。附图说明图10是显示需操纵的物体是碳纳米管的本专利技术示意图。图11A，11B，11C是显示通过本专利技术的各种方法使碳纳米管变形的示意图。图12是显示带有反馈的本专利技术的示意图。具体参考图1和图3，所示的系统100在其容器120中放置了多个微粒110。能量施加系统140将能量施加到容器120来振动其中的至少一个壁，例如底壁122。壁122的振动在微粒110中建立了定形粒状运动，以形成多个垂直方向重复的驻波112。可以振动多个壁来获得驻波112的特别图形。在容器120中也提供了需要控制的多个物体130。在带有物体130的驻波112的微粒110之间的碰撞动态设置了符合驻波的物体。在以“条纹”方式形成驻波的地方，能够实现使物体成行。通过使用复合波形施加能量的方法来形成驻波图形，驻波能量能够位于预定位置。能量施加系统140可以包括一种或更多种由信号源150驱动的振动传动装置142。振动传动装置142可以是诸如机电或压电器件，它机械耦合到容器壁122。另外的压电器件可以集成结构的形式合并到底壁结构中。信号源150包括至少一个信号发生器154，它能够输出有预定波形来驱动振动传动装置142的电子信号。从信号发生器154输出的信号可以是非正弦振荡信号来形成微粒介质110的非均匀间距的驻波。如图3A所示，能量施加系统140可以由多个振动传动装置142a-142n形成，各个装置分别由信号源150驱动。信号源150可以由多路输出的单个信号发生器构成，或者，如图所示，由多个信号发生器154a-154n构成，各自都具有分别与振动传动装置142a-142n相耦合的输出145a-145n。为了与容器120中介质所形成的最终振动图形相同，信号发生器154a-154n与控制器152相耦合，控制器向各个信号发生器154a-154n提供控制信号并且可以接收各个信号发生器状态。控制器152可以是编程来控制信号发生器的微处理器或个人计算机。多个振动传动装置142a-142n可以是分立器件或在容器的一个或更多的壁中集成形成的。继续参考图3并且另外参考图4，施加到容器120中微粒110的能量建立了垂直驻波112，该驻波通过多个物体相互间的碰撞同时机械控制了多个物体130。在带有各自物体130的驻波中的微粒间会发生多次碰撞，其中施加的力由方向箭头102表示，它将物体动态定位于与驻波相一致的位置上。这样，在驻波建立特定图形处(例如，条纹，正方形，六边形，等等)的位置上，可动态设置物体，使之能够与这些图案形相一致。通过控制施加到微粒110能量的波形和频率能够如所需建立图形。举例说，被控制的物体可以是集成电路芯片，分立电路元件，传导元件，或机械元件。该物体的动态设置能够代表多个同时形成的基本相同的电路或图形。类似地，被控制的物体可以是装配到多个基本相同的机械部件或系统的机械元件。正如将图7实施例所描述的，基片134设置在容器120中并且适合于在其表面粘结物体130。通过将能量施加到微米尺度的微粒来建立在容器120中的垂直振动使微粒下降到微米尺度的微粒粒状运动。不过，为了控制纳米尺度物体，就需要建立在纳米尺度微粒中建立定形粒状运动，这到目前为止还没有完成。关于在纳米尺度微粒间引导定形粒状运动，存在着许多关于通过纳米尺度微粒与容器壁碰撞使附加能量聚焦至微粒的问题。在容器振荡壁中的不完全性能量导致在微粒的横向波动速度中的各相异性并且振荡壁的法线力将很可能不均匀地以纳米尺度分布到微粒上，导致具有低断裂能量的微粒中断振荡。另外，对物理振荡壁的精确控制需要产生纳米尺度间距的驻波，这用现有技术的变换器不易完成。为了克服这些问题，将由线105代表的空间均匀电场施加到容器120的部分108上，如图5所示。通过利用充电微粒110’，振荡电场模拟垂直振动表面，垂直加速微粒。采用这样小尺寸的微粒产生了其它必需要解决的问题。布朗运动必须最小化，微粒内部碰撞需要适当地释放能量，并且微粒自身需要有足够的结构强度来避免在碰撞中碎裂。选择使用纳米尺度微粒，具有定形粒状运动的微粒必须采用振荡电场来建立，并且单个分子有封闭网状(cage)结构。这样的封闭网状结构如C60分子，其结构基本上是球形。其它有类似特性的分子，诸如C80，C140，C180和C240也可以用作纳米尺度的微粒。C60分子，称作勃克明斯特富勒烯(buckminsterfullerene)分子或“巴基球”，它能够被充电荷并且有足够的强度来经受当定形粒状运动建立时发生的多次重复碰撞。如图2所示，勃克明斯特富勒烯分子用作微粒110’并且通过施加一种或更多种振荡电场建立垂直驻波112，其中驻波与被机械加速的较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动控制多个物体的系统，其特征在于，包括：接收物体的容器；放置在所述容器中的多个微粒；施加能量到所述多个微粒来建立其中的定形粒状运动并且从而形成多个重复垂直方向驻波的装置；和，信号装置，耦合到所述能量施加装置，提供所述有 预定波形的能量以在相对另一个驻波的预定位置动态定位所述驻波，所述驻波的预定位置以预定结构动态设置物体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：AD威斯纳格洛斯，
申请(专利权)人：迈脱有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]