磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，包括刻划针、调参平台以及移动平台，刻划针的针尖与待刻划材料接触，刻划针的针尖为弯钩形，调参平台连接刻划针的针杆，调参平台用于调节刻划针的侧倾角和仰俯角，移动平台连接调参平台，移动平台用于带动刻划针进行刻划动作。本发明专利技术解决现有磁性螺旋微机器人的制备设备昂贵，维护成本高、单个磁性螺旋机器人制备时间成本高、磁性螺旋机器人成型时均一性差、制备时磁性螺旋机器人结构可调性差、螺旋机器人磁化工艺复杂以及所需成本大的问题。成本大的问题。成本大的问题。

【技术实现步骤摘要】
磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法


[0001]本专利技术涉及磁性螺旋微机器人
，尤其是涉及一种磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法。

技术介绍

[0002]与其他微米机器人一样，磁性螺旋微机器人同样存在难以制备的问题。目前常见的磁性螺旋微机器人的制备方法可以归纳为5类：光学光刻法、电化学沉积法、自卷曲法、激光直写法和生物杂化法。光学光刻法将掩模版上的几何图形转移到覆盖在半导体衬底表面并对光辐照敏感的薄膜材料上。电化学沉积法需要以微纳米结构为模板，利用直流电使磁性材料在处于电极和电解质溶液之间的微纳米结构模板上受到约束，从而按照微纳米结构模板沉积出所需要的磁性微纳米结构。自卷曲法是科学家制备螺旋微米机器人最早采用的方法，该方法主要基于传统的薄膜沉积和单晶薄膜生长技术，并采用无电极电镀法将磁性材料沉积在薄膜上，可通过调整制备过程参数，如沉积时间、晶状结构间的偏转角度等，精确地控制所制备螺旋微米机器人的几何特征，完成磁性螺旋微机器人的制备。激光直写法可以制备任意形状的三维微结构，其原理是光感胶在激光束的定点照射下发生局部双光子聚合反应，因此当激光点沿着螺旋轨迹运动时，会在光感胶内部形成螺旋结构，然后洗去未反应的光感胶即可得到微米级螺旋结构，最后用电子束蒸镀法在其表面沉积一层磁性物质。此外，自然界中存在很多具有螺旋结构的微生物、微组织等，如螺旋杆菌、螺旋藻以及某些植物木质部中的螺旋导管，其直径在1到100微米不等。通过化学沉积的方法，将这些具有独特螺旋结构的生物或者组织与磁性颗粒结合，可实现磁性螺旋微机器人的杂化制备，这种制备方法即为生物杂化法。
[0003]目前国内磁性螺旋机器人制备技术主要存在以下问题：1、光学光刻法每次加工均需要掩模版工艺流程复杂，产生的螺旋结构通常为平面结构，无法制造真正的三维结构；2、电化学沉积法所需微纳米模板加工工艺复杂且每次沉积所需时间非常长；3、自卷曲法需要加工设备较为昂贵，由于其薄膜沉积依靠基座旋转并无模板，所制备的磁性螺旋机器人均一性较差；4、激光直写法通过激光束螺旋轨迹照射下发生化学反应生成螺旋结构，由于激光束的螺旋轨迹存在误差，故所生成的螺旋结构精度较差；5、生物杂化法由于采用的螺旋微生物的尺寸差别较大，所以其制备出来的磁性螺旋机器人结构均一性较差，且由于螺旋微生物尺寸固定，无法对其螺旋结构进行调整。如何克服现有磁性螺旋微机器人的制备设备昂贵，维护成本高、单个磁性螺旋机器人制备时间成本高、磁性螺旋机器人成型时均一性差、制备时磁性螺旋机器人结构可调性差、螺旋机器人磁化工艺复杂以及所需成本大的缺陷是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于解决现有磁性螺旋微机器人的制备设备昂贵，维护成本高、单个磁性螺旋机器人制备时间成本高、磁性螺旋机器人成型时均一性差、
制备时磁性螺旋机器人结构可调性差、螺旋机器人磁化工艺复杂以及所需成本大的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磁性螺旋微机器人的刻划装置，包括：
[0006]刻划针，所述刻划针的针尖与待刻划材料接触，所述刻划针的针尖为弯钩形，所述刻划针的弯钩形针尖具有外凸弧形面；
[0007]调参平台，所述调参平台连接所述刻划针的针杆，所述调参平台用于调节所述刻划针的侧倾角和仰俯角，所述调参平台调节所述刻划针的侧倾角时，所述调参平台带动所述刻划针绕所述刻划针的针杆轴线旋转至设定侧倾角，所述调参平台调节所述刻划针的仰俯角时，所述调参平台带动所述刻划针的针尖上下摆动至设定仰俯角；
[0008]移动平台，所述移动平台连接所述调参平台，所述移动平台用于带动所述刻划针进行刻划动作，所述移动平台带动所述刻划针进行刻划动作时，所述刻划针沿第一设定水平方向移动且所述弯钩形针尖的的外凸弧形面抵持刻划材料。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述调参平台包括用于调节所述刻划针的侧倾角的角位移平台和用于调节所述刻划针的俯仰角的双轴舵机和单轴舵机，所述双轴舵机安装于所述角位移平台上，所述单轴舵机连接所述双轴舵机，所述刻划针通过针座连接所述单轴舵机。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述移动平台包括用于安装所述调参平台的固定凸台和用于带动所述固定凸台平移的移动驱动组件，所述固定凸台设有一安装斜面，所述安装斜面与所述第一设定水平方向相背，所述安装斜面与水平面的相交线沿第二设定水平延伸，所述第一设定水平方向与所述第二设定水平方向垂直，所述调参平台安装于所述安装斜面上。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述移动驱动组件包括电机和丝杆，所述电机带动所述丝杆旋转，所述丝杆带动所述固定凸台平移。
[0012]本专利技术还提供一种磁性螺旋微机器人的刻划系统，包括：
[0013]载料平台，所述载料平台用于承载待刻划材料并带动待刻划材料升降；
[0014]刻划装置，所述刻划装置用于对所述载料平台上的待刻划材料进行刻划；
[0015]图像采集装置，所述图像采集装置用于对所述载料平台上的刻划过程进行图像采集。
[0016]本专利技术还提供一种磁性螺旋微机器人的制备方法，包括依次进行的如下步骤：
[0017]S1、通过所述的刻划系统刻划出螺旋机器人；
[0018]S2、通过磁流体润湿法对制备好的螺旋机器人进行表面修饰润湿；
[0019]S3、对螺旋机器人进行不同方向上的磁化，实现了磁性螺旋微机器人的大批量、参数化的可控制备。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，步骤S2中，通过移液枪对螺旋机器人进行表面修饰润湿。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，步骤S3中，通过永磁体对螺旋机器人进行不同方向上的磁化。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，待刻划材料为塑料。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述磁流体包括Fe3O4纳米颗粒磁流体、油基载液和表面活性剂。
[0024]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025]1)本专利技术所述的磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，基于大变形弯曲理论以及弯曲试验，可制备处出任意弯曲角度的载料平台刻划针，这对保证每次载料平台刻划针结构一致性具有重要意义；
[0026]2)本专利技术所述的磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，搭建了一种调参平台，平台结构简单，设备价格便宜；
[0027]3)本专利技术所述的磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，通过程序实现对载料平台刻划针的位置、俯仰角以及侧倾角的远程控制，具有极高的时效性和准确性；
[0028]4)本专利技术所述的磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，采用载料平台刻划针刻划塑料基底的方法制备螺旋机器人的方法，此方法所需时间成本与经济成本都极低；
[0029]5)本专利技术所述的磁性螺旋微机器人的刻划装置、刻划系统及制备方法，选取油基磁流体液滴不会粘在亲水表面，但极易粘于塑料表面，利用磁流体该特性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性螺旋微机器人的刻划装置，其特征在于，包括：刻划针，所述刻划针的针尖与待刻划材料接触，所述刻划针的针尖为弯钩形，所述刻划针的弯钩形针尖具有外凸弧形面；调参平台，所述调参平台连接所述刻划针的针杆，所述调参平台用于调节所述刻划针的侧倾角和仰俯角，所述调参平台调节所述刻划针的侧倾角时，所述调参平台带动所述刻划针绕所述刻划针的针杆轴线旋转至设定侧倾角，所述调参平台调节所述刻划针的仰俯角时，所述调参平台带动所述刻划针的针尖上下摆动至设定仰俯角；移动平台，所述移动平台连接所述调参平台，所述移动平台用于带动所述刻划针进行刻划动作，所述移动平台带动所述刻划针进行刻划动作时，所述刻划针沿第一设定水平方向移动且所述弯钩形针尖的的外凸弧形面抵持刻划材料。2.根据权利要求1所述的刻划装置，其特征在于，所述调参平台包括用于调节所述刻划针的侧倾角的角位移平台和用于调节所述刻划针的俯仰角的双轴舵机和单轴舵机，所述双轴舵机安装于所述角位移平台上，所述单轴舵机连接所述双轴舵机，所述刻划针通过针座连接所述单轴舵机。3.根据权利要求1所述的刻划装置，其特征在于，所述移动平台包括用于安装所述调参平台的固定凸台和用于带动所述固定凸台平移的移动驱动组件，所述固定凸台设有一安装斜面，所述安装斜面与所述第一设定水平方向相背，所述安装斜面与水平面的相交线沿第二设定水平延伸，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范新建，蒋奕晖，杨湛，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：