专利摘要

本发明涉及微纳机器人操控平台系统，更具体的说是一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统,包括观察显微镜、多场切换模组、磁场模组、电场模组、声场模组、光场模组和热场模组，所述磁场模组、电场模组、声场模组、光场模组和热场模组在多场切换模组上进行组合搭配形成多种多物理能场，观察显微镜用于观察多物理能场对微纳机器人及集群体进行操控的轨迹，可以在声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

权利要求

1.一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，包括观察显微镜（1）、多场切换模组（2）、磁场模组（3）、电场模组（4）、声场模组（5）、光场模组（6）和热场模组（7），其特征在于：所述磁场模组（3）、电场模组（4）、声场模组（5）、光场模组（6）和热场模组（7）在多场切换模组（2）上进行组合搭配形成多种多物理能场，观察显微镜（1）用于观察多物理能场对微纳机器人及集群体进行操控的轨迹；

所述磁场模组（3）安装在多场切换模组（2）上，磁场模组（3）内设置有电场模组（4），电场模组（4）内放置有声场模组（5），热场模组（7）设置在多场切换模组（2）上，热场模组（7）位于磁场模组（3）的下方，观察显微镜（1）观察声场模组（5）内放置的微纳机器人及集群体的轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述多场切换模组（2）上设置有四个光场模组（6），四个光场模组（6）均匀对称分布。

3.根据权利要求2所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述磁场模组（3）包括缠绕机构（3-1）和电磁线圈（3-2），缠绕机构（3-1）设置有六个，六个缠绕机构（3-1）相互连接构成一个空心球体，六个缠绕机构（3-1）上均设置有电磁线圈（3-2）。

4.根据权利要求3所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述电场模组（4）包括上电极板（4-1）和下电极板（4-2），声场模组（5）位于上电极板（4-1）和下电极板（4-2）之间。

5.根据权利要求4所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述声场模组（5）包括载玻片（5-1）、PDMS通道（5-2）、硅片（5-3）和超声压电陶瓷（5-4），超声压电陶瓷（5-4）作为基底支撑硅片（5-3），硅片（5-3）作为基底支撑PDMS通道（5-2），PDMS通道（5-2）以载玻片（5-1）作为覆盖。

6.根据权利要求4所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述光场模组（6）包括激光发射器（6-1）、激光器夹持器（6-2）、俯仰调整台（6-3）和水平调整台（6-4），水平调整台（6-4）滑动连接在多场切换模组（2）上，水平调整台（6-4）上固定连接有俯仰调整台（6-3），俯仰调整台（6-3）上固定连接有激光器夹持器（6-2），激光器夹持器（6-2）上固定连接有激光发射器（6-1）。

7.根据权利要求4所述的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其特征在于：所述热场模组（7）为一块电制冷陶瓷，热场模组（7）与多场切换模组（2）上的两个定位孔形成定位配合。

说明书

技术领域

本发明涉及微纳机器人操控平台系统，更具体的说是一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统。

背景技术

微纳机器人是一种尺寸介于微纳米尺度可将化学能、光能、电能等转化为运动动能或驱动力的功能微纳结构。作为纳米科技的前沿研究领域之一，微纳机器人具有体积小、质量轻、推重比大等特点，在传感检测、微纳制造、生物医疗等领域具有巨大的应用前景。然而，由于微纳机器人尺寸、结构等制约，运动及负载能力十分有限，可控性及作用效果差，极大地制约了微纳机器人在微纳手术及治疗、纳米传感等领域的作用效果。

自然界中，相比于单体运动，集群运动广泛存在于生物、物理、以及人造系统中，虽然集群运动的单体只具有有限的感知能力及作用效果，但整个集群体却能表现出极高的智慧性、灵活性，例如，生物集群体可完成编队、避障等复杂运动。因此，为了提高微纳机器人的运动负载能力、可控性及作用效果，迫切需要以自然界典型集群体为仿生对象，研究微纳机器人集群体的协同作用，以满足生物医疗领域复杂动态环境多任务、大负载及集体协同作业的发展需求。

微纳机器人集群行为能量来源广泛，光、声、电、化学等任何外界能源都可作为外界刺激促使机器人发生群体行为，然而目前有关集群的报道均基于单一的调控方式，双重调控仅少量几篇报道，三种或多重调控仍未有研究。在单场及双场调控的情况下，微纳机器人只能实现二维结构排列，唯像描述不具有普遍性规律，控制方法简单，极大限制了微纳机器人集群体应用范畴。相比于平面二维结构，微纳机器人三维集群体可实现对特定波长的电磁波或声波响应与调控，可在超材料及微纳传感领域具有广泛应用，同时，三维集群体可在复杂环境内进行结构重组“聚集、集结、蜂拥、编队”及实现生物体内有效避障。然而，三维集群体的实现需依托于多能场耦合的作用，因此如何采用多能场耦合方法控制微纳机器人的集群行为，以实现复杂三维构型且能实现多种构型切换，以及获得多能场参数对微纳机器人运动行为的作用机理与影响规律将是目前本领域亟待研究解决的关键问题。

基于理论及实验研究方面的需求，设备上的要求亟待满足。目前亟需弥补微纳机器人在集成平台上实现多能场操控领域的空缺，研制集合声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，可以在声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，包括观察显微镜、多场切换模组、磁场模组、电场模组、声场模组、光场模组和热场模组，所述磁场模组、电场模组、声场模组、光场模组和热场模组在多场切换模组上进行组合搭配形成多种多物理能场，观察显微镜用于观察多物理能场对微纳机器人及集群体进行操控的轨迹。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述磁场模组安装在多场切换模组上，磁场模组内设置有电场模组，电场模组内放置有声场模组，热场模组设置在多场切换模组上，热场模组位于磁场模组的下方，观察显微镜观察声场模组内放置的微纳机器人及集群体的轨迹。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述电场模组安装在多场切换模组上，电场模组内放置有声场模组，热场模组设置在多场切换模组上，热场模组位于电场模组的下方，观察显微镜观察声场模组内放置的微纳机器人及集群体的轨迹。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述多场切换模组上设置有四个光场模组，四个光场模组均匀对称分布。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述磁场模组包括缠绕机构和电磁线圈，缠绕机构设置有六个，六个缠绕机构相互连接构成一个空心球体，六个缠绕机构上均设置有电磁线圈。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述电场模组包括上电机板和下电极板，声场模组位于上电机板和下电极板之间。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述声场模组包括载玻片、PDMS通道、硅片和超声压电陶瓷，超声压电陶瓷作为基底支撑硅片，硅片作为基底支撑PDMS通道，PDMS通道以载玻片作为覆盖。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述光场模组包括激光发射器、激光器夹持器、俯仰调整台和水平调整台，水平调整台滑动连接在多场切换模组上，水平调整台上固定连接有俯仰调整台，俯仰调整台上固定连接有激光器夹持器，激光器夹持器上固定连接有激光发射器。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，所述热场模组为一块电制冷陶瓷，热场模组与安装平台上的两个定位孔形成定位配合。

本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统的有益效果为：

本发明一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，可以在声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

在本发明的描述中,需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中,除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

图1是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图一；

图2是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图二；

图3是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图三；

图4是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图四；

图5是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图五；

图6是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图六；

图7是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图七；

图8是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图八；

图9是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图九；

图10是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图十；

图11是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图十一；

图12是本发明的多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统结构示意图十二；

图13是本发明的磁场模组结构示意图；

图14是本发明的声场模组结构示意图一；

图15是本发明的声场模组结构示意图二。

图中：观察显微镜1；多场切换模组2；磁场模组3；缠绕机构3-1；电磁线圈3-2；电场模组4；上电极板4-1；下电极板4-2；声场模组5；载玻片5-1；PDMS通道5-2；硅片5-3；超声压电陶瓷5-4；光场模组6；激光发射器6-1；激光器夹持器6-2；俯仰调整台6-3；水平调整台6-4；热场模组7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-15说明本实施方式，一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，包括观察显微镜1、多场切换模组2、磁场模组3、电场模组4、声场模组5、光场模组6和热场模组7，所述磁场模组3、电场模组4、声场模组5、光场模组6和热场模组7在多场切换模组2上进行组合搭配形成多种多物理能场，观察显微镜1用于观察多物理能场对微纳机器人及集群体进行操控的轨迹；可以在声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

具体实施方式二：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述磁场模组3安装在多场切换模组2上，磁场模组3内设置有电场模组4，电场模组4内放置有声场模组5，热场模组7设置在多场切换模组2上，热场模组7位于磁场模组3的下方，观察显微镜1观察声场模组5内放置的微纳机器人及集群体的轨迹；如图5所示的实施方案，将磁场模组3、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

具体实施方式三：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述电场模组4安装在多场切换模组2上，电场模组4内放置有声场模组5，热场模组7设置在多场切换模组2上，热场模组7位于电场模组4的下方，观察显微镜1观察声场模组5内放置的微纳机器人及集群体的轨迹；如图11所示的实施方案，将电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

具体实施方式四：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式二或三作进一步说明，所述多场切换模组2上设置有四个光场模组6，四个光场模组6均匀对称分布；如图3所示的实施式，使得光场模组6、磁场模组3、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测；如图9所示的实施方式，使得光场模组6、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

具体实施方式五：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述磁场模组3包括缠绕机构3-1和电磁线圈3-2，缠绕机构3-1设置有六个，六个缠绕机构3-1相互连接构成一个空心球体，六个缠绕机构3-1上均设置有电磁线圈3-2；如图14所示。

具体实施方式六：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述电场模组4包括上电机板4-1和下电极板4-2，声场模组5位于上电机板4-1和下电极板4-2之间。

具体实施方式七：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述声场模组5包括载玻片5-1、PDMS通道5-2、硅片5-3和超声压电陶瓷5-4，超声压电陶瓷5-4作为基底支撑硅片5-3，硅片5-3作为基底支撑PDMS通道5-2，PDMS通道5-2以载玻片5-1作为覆盖。

具体实施方式八：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明所述光场模组6包括激光发射器6-1、激光器夹持器6-2、俯仰调整台6-3和水平调整台6-4，水平调整台6-4滑动连接在多场切换模组2上，水平调整台6-4上固定连接有俯仰调整台6-3，俯仰调整台6-3上固定连接有激光器夹持器6-2，激光器夹持器6-2上固定连接有激光发射器6-1。

具体实施方式九：

下面结合图1-15说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明所述热场模组7为一块电制冷陶瓷，热场模组7与多场切换模组2上的两个定位孔形成定位配合。

本发明的一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统，其工作原理为：

磁场模组3、电场模组4、声场模组5、光场模组6和热场模组7在多场切换模组2上进行组合搭配形成多种多物理能场，观察显微镜1用于观察多物理能场对微纳机器人及集群体进行操控的轨迹；可以在声场、电场、超声场、磁场和热场为一体的多能场耦合操控系统及实验平台，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测；多场切换模组2连接在观察显微镜1上；磁场模组3安装在多场切换模组2上，磁场模组3内设置有电场模组4，电场模组4内放置有声场模组5，热场模组7设置在多场切换模组2上，热场模组7位于磁场模组3的下方，观察显微镜1观察声场模组5内放置的微纳机器人及集群体的轨迹；如图5所示的实施方案，将磁场模组3、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测；电场模组4安装在多场切换模组2上，电场模组4内放置有声场模组5，热场模组7设置在多场切换模组2上，热场模组7位于电场模组4的下方，观察显微镜1观察声场模组5内放置的微纳机器人及集群体的轨迹；如图11所示的实施方案，将电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测；多场切换模组2上设置有四个光场模组6，四个光场模组6均匀对称分布；如图3所示的实施方式，使得光场模组6、磁场模组3、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测；如图9所示的实施方式，使得光场模组6、电场模组4、声场模组5和热场模组7相互耦合成多物理能场，实现在微纳尺度下对微纳机器人及集群体的多场精准操控的同时实时跟踪检测。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

一种多物理能场耦合作用下微纳机器人操控平台系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。