[發明專利]基于磁力驅動的微小目標抓取裝置及其制備與抓取方法

有效

• 申請號: 201910156446.6
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109956321B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 劉曉明;柳丹;李鵬云;唐小慶;黃強;新井健生
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B65G47/92
• 分類號: B65G47/92
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;高燕燕

1.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置，其特征在于，包括電磁鐵和兩根具有磁性的末端執行器，兩根末端執行器的磁性相反；所述末端執行器一端為尖端，且在尖端處彎折設定角度；

使用時，兩根末端執行器相對放置，且彎折面相對；與電磁鐵磁性相同的末端執行器靠近電磁鐵放置；所述電磁鐵產生磁場，以驅動兩個所述末端執行器相向移動，通過兩個所述末端執行器的尖端夾持所述微小目標；

所述末端執行器為一端具有尖端的毛細玻璃管；毛細玻璃管的尖端設定長度范圍內填充有順磁性納米粒子，通過磁化所述順磁性納米粒子，使所述末端執行器具有磁性；

所述末端執行器尖端處的彎折角度為30°-75°；

調整電磁鐵和與其相鄰的末端執行器之間的距離或調整電磁鐵的通電電流大小，能夠調整末端執行器抓取微小目標的抓取力大小。

2.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置，其特征在于，包括電磁鐵和兩根末端執行器，其中一根末端執行器具有磁性，另一根末端執行器沒有磁性；所述末端執行器一端為尖端，且在尖端處彎折設定角度；所述電磁鐵用于產生磁場，以驅動具有磁性的所述末端執行器移動；

使用時，兩根末端執行器相對放置，且彎折面相對；不具磁性的末端執行器靠近電磁鐵放置；通過兩個所述末端執行器的尖端夾持所述微小目標；

所述末端執行器為一端具有尖端的毛細玻璃管；將其中一根毛細玻璃管的尖端設定長度范圍內填充有磁性納米粒子；

所述末端執行器尖端處的彎折角度為30°-75°；

調整電磁鐵和與其相鄰的末端執行器之間的距離或調整電磁鐵的通電電流大小，能夠調整末端執行器抓取微小目標的抓取力大小。

3.如權利要求2所述的基于磁力驅動的微小目標抓取裝置，其特征在于，所述磁性納米粒子為順磁性納米粒子或磁性顆粒。

4.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置的制備方法，其特征在于，所述微小目標抓取裝置為權利要求1所述的抓取裝置，包括如下步驟：

步驟一：將毛細玻璃管兩端固定，并向兩端同時施加沿管軸線向外的拉力，在施加拉力的同時對毛細玻璃管的中心進行加熱，通過對毛細玻璃管拉伸熔斷獲得兩段長度相等且具備細長尖端的短毛細玻璃管，作為末端執行器，其尖端與微小目標接觸，作為末端執行器的接觸端；

步驟二：取步驟一中所獲得的兩根末端執行器，向每根末端執行器中注入順磁性納米粒子，將順磁性納米粒子充滿末端執行器的尖端的設定長度范圍內；

步驟三：對步驟二中注入的順磁性納米粒子固化；

步驟四：將步驟三中固化好的末端執行器放在設定強度的脈沖磁場中磁化，使兩根末端執行器的磁性方向相反；

步驟五：將步驟四中磁化后的兩根末端執行器在其末端設定位置處進行加熱彎折，彎折方向朝向兩根末端執行器的相對面。

5.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置的抓取方法，其特征在于，使用權利要求1所述的抓取裝置，將兩根末端執行器放在所述電磁鐵產生的磁場中并使微小目標處于兩根末端執行器的彎折處的相對面之間，兩根末端執行器在磁力的驅動下相對運動，通過其尖端夾取微小目標。

6.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置的制備方法，其特征在于，所述微小目標抓取裝置為權利要求2所述的抓取裝置，包括如下步驟：

步驟一：將毛細玻璃管兩端固定，并向兩端同時施加沿管軸線向外的拉力，在施加拉力的同時對毛細玻璃管的中心進行加熱，通過對毛細玻璃管拉伸熔斷獲得兩段長度相等且具備細長尖端的短毛細玻璃管，作為末端執行器，其尖端與微小目標接觸，作為末端執行器的接觸端；

步驟二：取步驟一中所獲得的兩根末端執行器，向其中一根末端執行器注入磁性納米粒子，將磁性納米粒子充滿末端執行器的尖端的設定長度范圍內；

步驟三：對步驟二中注入磁性納米粒子的末端執行器固化；

步驟四：將未注入磁性納米粒子的末端執行器和步驟三中固化后的末端執行器分別在其末端設定位置處進行加熱彎折，彎折方向朝向兩根末端執行器的相對面。

7.基于磁力驅動的微小目標抓取裝置的抓取方法，其特征在于，使用權利要求2或3所述的抓取裝置，將彎折后的兩根末端執行器放在磁場中并使微小目標處于兩根末端執行器的彎折處的相對面之間，使未注入磁性納米粒子的末端執行器位于注入磁性納米粒子的末端執行器和電磁鐵之間，其中，注入磁性納米粒子的末端執行器在其內的磁性納米粒子受磁力的作用下向未注入磁性納米粒子的末端執行器靠近，用于夾取微小目標。