【技术实现步骤摘要】
本技术涉及微型机器人，尤其是指一种组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置。
技术介绍
1、微机器人由于具有微小的结构和可控的运动导航能力，相较于机械臂等驱动装置具有灵活性高、体积小的优点，可以到达许多传统机器无法企及的地方，完成一些难度高，精度需求高，可执行空间小的任务，而磁控系统就是用来控制这些机器人的最佳办法。目前磁控制已经在许多领域得到了广泛应用，包括靶向给药、货物靶向运输、细胞的切割分离等等。想要更进一步的推广磁控制，就需要制造出低成本，高精度，散热快的磁控系统。
2、体现磁性微机器人驱动控制系统的性能包括以下几个方面：
3、1、响应速度：磁驱动控制系统的响应速度是指系统对外部控制信号的响应速度，通常用时间常数来表示。响应速度的高低直接影响到磁驱动系统的控制精度和响应能力。
4、2、控制精度：磁驱动控制系统的控制精度是指磁性微粒在磁场中的运动精度，通常用速度误差的均方根值来表示。控制精度的高低直接影响到磁驱动系统的应用范围和精度要求。
5、3、驱动力：磁驱动控制系统的驱动力是指系统对磁性微粒施加的磁场力，通常用单位时间内系统对磁性微粒的加速度来表示。驱动力的高低直接影响到磁驱动系统的运动速度和应用范围。
6、4、稳定性：磁驱动控制系统的稳定性是指系统对外部干扰和噪声的抗干扰能力以及系统自身的稳定性，通常用系统的稳定性指标来表示。稳定性的高低直接影响到磁驱动系统的可靠性和工作效率。
7、5、成本低:指生产一个同样结构尺寸的磁性螺旋机器人所需花费的金
8、6、美观性：制备系统整体美观，无明显瑕疵、疤痕、破损，走线整齐，坚固耐用，有一定科技感。
9、现有的磁控系统驱动机器人的方法主要有以下三种方式：
10、1、通过驱动装置或者机械臂直接操纵永磁体或者磁铁进行程序规划中的机械运动，产生的磁场则为永磁体在机械运动中所产生的特定磁场。
11、2、将亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈组装成环套式的结构，通过向线圈中通入交流或直流信号，使亥姆霍兹线圈产生恒定或旋转磁场，麦克斯韦线圈产生梯度磁场，通过改变电信号的振幅和频率，使两种磁场的叠加产生所需的组合比，从而实现控制机器人的目的。
12、3、只采用亥姆霍兹线圈并对其进行改进，使其从原本的圆形变为方形线圈实现，这样可以显著增加磁控系统的可用工作环境。
13、目前，上述三种方法在大规模上用于驱动磁控系统机器人，虽然它们确实提供了某些便利，但也存在一些缺点，下面列出了这些缺点：
14、1、通过机械臂操纵永磁体进行机械运动的前提是需要传输电信号先到达机械臂的系统中，通过系统的编译后才能进行反馈输出，所以这段时间内会造成时间上的延迟。以及在微尺度机器人的高速移动的环境下，需要磁场产生的大小和方向都更加精确，然而机械臂的延迟输出特性可能不能达到高精度把控的目的，灵活性和可操作性较低，难以控制永磁体的运动状态。
15、2、亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈组合的时候需要考虑线圈的大小和每匝线圈之间的距离。这些不可忽略的物理特性导致了对这个线圈组成的磁控系统进行包装时，它的基础形状已经固定下来了。如果外部包装过大，会导致两个相邻线圈之间的间隔变得过大，这样会使线圈产生的磁场强度变小，产生的微弱电信号可能不足以产生足够的磁场大小。而如果想要保证磁场强度的控制，外部包装就必须得要缩小，这样使可用的工作环境变小，使空间更加紧密；若在操作过程中出现线圈熔断的现象，会变得难以处理。
16、3、目前的微机器人磁控系统都需要大量的线圈缠绕在支撑柱上才能产生足够的磁场大小，而线圈作为电阻丝的包装，在电流通过电阻丝的情况下，必然会出现发热的物理现象。一个磁控系统中的支撑柱上可能需要缠绕上百或者上千匝的线圈，即使是微弱的电流在通过线圈之后也会在短时间内产生大量的热量，而体积较小的磁控系统难以在短时间内有效的将热量排出，这样就会造成热量的不断冗积。因此，现有的磁控系统往往只能在工作几分钟之后就必须关机散热，否则会对系统中的精密器件造成不可逆的热击穿和损害。
17、另外，在磁性微机器人驱动控制方面：磁性微机器人驱动控制平台通常分为基于永磁体的平台和基于电磁铁的平台,由于基于永磁体不能够提供复杂多样且灵活的可控磁场，所以通常基于电磁铁的磁控平台应用于靶向医疗领域，但为了达到在尽量节省材料、缩小体积和减少占地面积的条件下，尽量增大磁控空间的目的，绝大多数电磁铁磁控平台的散热环节都采用以空气为散热介质的散热系统，但这样的设计方案却带来了工作时系统热量过大，散热面积却相对不足的问题。
18、液体热容量和导热能力远大于气体,冷却效果好，可以使系统维持在一个较低的温升水平,延长了工作寿命、提高了材料利用率。但总的来看液冷技术比较复杂，在结构上需要相应的冷却液流通路和液冷结构部件,还需要防止冷却液渗漏,提高了对系统运行和维护的要求。
技术实现思路
1、为此，本技术提供了一种基于液冷的散热优化磁驱动平台以延长线圈的使用寿命，增强线圈的工作性能；同时克服现有技术中绝大多数磁控平台的散热环节都采用以空气为散热介质的散热系统，可是这样的设计方案却引起了工作时系统热量过大，散热面积却相对不足，必须短间隔的关机散热的问题。
2、为解决上述技术问题，本技术提供了一种组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，包括：安装底座，其作为驱动控制装置的支撑部件；组装框架，其固定设置在安装底座上，并且所述组装框架为正方体框架；电磁线圈模块，其数量设置为六个，所述电磁线圈模块分别设置在组装框架的六个面上，六个所述电磁线圈模块内部形成机器人的工作空间，所述电磁线圈模块包括电磁线圈、外壳体和内壳体，所述电磁线圈设置在内壳体上，所述外壳体罩设住内壳体，所述电磁线圈通以电流信号用以产生驱动机器人移动的磁场。本技术的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，通过缩小装置外壳的体积，并简化了安装的方式，保证了磁控系统组装和拆卸的便捷性，解决了电磁线圈熔断时处理困难的问题；通过增大散热面积的方式，提高了整个系统的排热效率，使得磁控系统可以长时间工作，解决了热击穿和损害的问题。是由多个相互独立的电磁线圈模块拼接而成，其中整体的磁控系统为一个类正方体结构。所述电磁系统由六个结构相同的电磁线圈模块两两拼接而成，分别为xyz三轴相对的电磁线圈模块，并且每个电磁线圈模块都是构成磁控系统类正方体结构的一个侧面；电磁线圈模块由电磁线圈壳体与壳体内的电磁线圈组成，电磁线圈壳体分为外壳体和内壳体，内支撑筒处于连接起了内壳体的两个侧面板，且设置内支撑柱的高度为内壳体上底板与下底板边长差的一半。
3、在本技术的一个实施例中，所述内壳体包括安装板一、安装板二、分隔板、内支撑筒、外支撑筒、冷却液进液口和冷却液排出口，所述安装板一、安装板二和分隔板平行设置，所述安装板一和安装板二分别与内支撑筒轴线方向的两端面连接，所述外支撑筒套设在内支撑筒外部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述内壳体包括安装板一、安装板二、分隔板、内支撑筒、外支撑筒、冷却液进液口和冷却液排出口，所述安装板一、安装板二和分隔板平行设置，所述安装板一和安装板二分别与内支撑筒轴线方向的两端面连接，所述外支撑筒套设在内支撑筒外部，并且内支撑筒和外支撑筒同轴设置，所述外支撑筒轴线方向的一端面和安装板一固定连接，并且所述外支撑筒轴线方向的另一个端面和分隔板连接，所述外支撑筒轴线方向的长度小于内支撑筒轴线方向的长度，所述内支撑筒和外支撑筒之间为内冷却腔体，所述冷却液进液口和冷却液排出口均设置在安装板二上，所述冷却液进液口与内冷却腔体连通，并且冷却液进液口用于冷却液进入，所述外壳体分别与安装板一和安装板二连接，所述外壳体、安装板一和分隔板之间围成的腔体为外冷却腔体，所述电磁线圈缠绕在外支撑筒的外壁上，并且所述电磁线圈处于外冷却腔体内，所述冷却液排出口和外冷却腔体连通，并且冷却液排出口用于冷却液排出。
3.根据权利要求2所述的
4.根据权利要求3所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述冷却液进液口和安装板二的连接位置处设有进液通道，所述进液通道呈锥形设置。
5.根据权利要求4所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述分隔板与安装板二相对的端面上设有进液导向板，所述进液导向板呈弧形设置，并且进液导向板的两端与内支撑筒延伸出外支撑筒一端的外壁固定连接，所述进液导向板与内支撑筒的外壁之间形成进液孔，所述进液通道和进液孔连通，所述进液孔和内冷却腔体连通。
6.根据权利要求5所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述分隔板的中心位置设有通孔一，所述通孔一的直径大于内支撑筒外壁的直径，所述通孔一的内壁和内支撑筒的外壁之间设有若干中间支撑梁，所述若干中间支撑梁将分隔板和内支撑筒之间的间隙划分为若干导流孔，所述内冷却腔体通过若干导流孔和冷却隔层连通。
7.根据权利要求6所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述安装板一和安装板二均为正方形板，并且安装板一的面积小于安装板二的面积，所述分隔板为四个角部设置为圆角的正方形板，所述分隔板的面积大于安装板一的面积且小于安装板二的面积，所述内支撑筒和外支撑筒的截面均为四个角部设置为圆角的正方形环状，所述安装板一、安装板二、分隔板、内支撑筒和外支撑筒同轴设置。
8.根据权利要求7所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述外壳体有四块相同结构的梯形板构成，并且梯形板的截面为等腰梯形，所述四块相同结构的梯形板围成金字塔型，所述梯形板的上底和安装板一的边连接，并且梯形板的下底和安装板二的边连接，所述分隔板和梯形板之间留有连通冷却隔层和外冷却腔体的间隙。
9.根据权利要求8所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述安装板一的中心有通孔二，所述安装板二的中心设有通孔三，所述内支撑筒轴线方向的两端分别与通孔二和通孔三的内壁固定连接，所述内支撑筒内部的镂空区域形成观察窗。
10.根据权利要求8所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述电磁线圈缠绕的直径沿安装板一至安装板二的方向逐渐增加，并且所述电磁线圈上设有防水涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述内壳体包括安装板一、安装板二、分隔板、内支撑筒、外支撑筒、冷却液进液口和冷却液排出口，所述安装板一、安装板二和分隔板平行设置，所述安装板一和安装板二分别与内支撑筒轴线方向的两端面连接，所述外支撑筒套设在内支撑筒外部，并且内支撑筒和外支撑筒同轴设置，所述外支撑筒轴线方向的一端面和安装板一固定连接，并且所述外支撑筒轴线方向的另一个端面和分隔板连接，所述外支撑筒轴线方向的长度小于内支撑筒轴线方向的长度，所述内支撑筒和外支撑筒之间为内冷却腔体，所述冷却液进液口和冷却液排出口均设置在安装板二上，所述冷却液进液口与内冷却腔体连通，并且冷却液进液口用于冷却液进入，所述外壳体分别与安装板一和安装板二连接，所述外壳体、安装板一和分隔板之间围成的腔体为外冷却腔体，所述电磁线圈缠绕在外支撑筒的外壁上，并且所述电磁线圈处于外冷却腔体内，所述冷却液排出口和外冷却腔体连通，并且冷却液排出口用于冷却液排出。
3.根据权利要求2所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述分隔板位于安装板一和安装板二之间，并且分隔板靠近安装板二的一侧设置，所述分隔板和安装板二之间为冷却隔层，所述冷却隔层、内冷却腔体和外冷却腔体均连通，所述电磁线圈位于安装板一和分隔板之间。
4.根据权利要求3所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述冷却液进液口和安装板二的连接位置处设有进液通道，所述进液通道呈锥形设置。
5.根据权利要求4所述的组合式液冷的磁性微机器人模块化驱动控制装置，其特征在于：所述分隔板与安装板二相对的端面上设有进液导向板，所述进液导向板呈弧形设置，并且进液导向板的两端与内支撑筒延伸出...
【专利技术属性】
技术研发人员：童鼎文，赵逸群，张子豪，陈宇潭，秦祯雷，许欣苗，刘兆瑞，周熠，范新建，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：
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