[發明專利]一種柔性多指多自由度微夾持器

在審

• 申請號: 202010818814.1
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111844118A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 佀國寧;孫涼英;張緒平;張卓
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10;B25J15/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種柔性多指多自由度微夾持器，所述微夾持器包括支撐組件、驅動組件和多個夾持臂，所述支撐組件包括底盤、設于底盤上的中心軸、多個懸空設于底盤上并與中心軸相連接的可轉動梁以及設于可轉動梁頂部的可轉動盤，所述驅動組件包括多個第一V型驅動器、多個第二V型驅動器和多個三維U型驅動器，所述第一V型驅動器位于底盤上并與可轉動梁相連接，所述第二V型驅動器位于可轉動盤上，所述三維U型驅動器位于第二V型驅動器的頂部，所述夾持臂位于三維U型驅動器的頂部。與現有技術相比，本發明可以進行三維空間內的操作，夾持范圍和夾持距離有很大幅度提高，驅動結構新穎，驅動方式簡單，可用于細胞操作等微操領域。

技術領域

本發明屬于微操作技術領域，具體涉及一種柔性多指多自由度微夾持器。

背景技術

目前，人工授精、克隆、基因工程和藥物研發都依賴于對生物細胞的精準操作，細胞微操作的技術水平直接決定著相關科學研究和臨床應用的精細程度和成敗。近年來，在微米技術方面，微夾持器、微機械零件、微泵、微電機系統及微驅動等技術被國內外學者廣泛研究與關注。其中，微夾持器在微對象的拾取、搬運及釋放發揮了及其重要的作用，但目前的微夾持器工具大多只能實現平面二指單自由度的簡單夾持操作，無法實現多指、多自由度的靈活微操作，嚴重制約了生物、醫學等相關領域科學研究和臨床應用的發展。

目前，已有很多學者研究過電熱驅動微夾持器，但這些電熱驅動微夾持器都僅通過單一的平面U型驅動器或單一的V型驅動器進行夾持臂的驅動，屬于平面內的操作，只能實現最基本的簡單夾持功能，無法實現多樣靈活的顯微操作。

發明內容

本發明的目的就是提供一種柔性多指多自由度微夾持器，可以進行三維空間內的操作，夾持范圍和夾持距離有很大幅度提高，驅動結構新穎，驅動方式簡單，操作直接、有效、控制簡單和操作方式靈活，可用于細胞操作等微操領域。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種柔性多指多自由度微夾持器，所述微夾持器包括支撐組件、驅動組件和多個夾持臂，所述支撐組件包括底盤、設于底盤上的中心軸、多個懸空設于底盤上并與中心軸相連接的可轉動梁以及設于可轉動梁頂部的可轉動盤，所述驅動組件包括多個第一V型驅動器、多個第二V型驅動器和多個三維U型驅動器，所述第一V型驅動器位于底盤上并與可轉動梁相連接，所述第二V型驅動器位于可轉動盤上，所述三維U型驅動器位于第二V型驅動器的頂部，所述夾持臂位于三維U型驅動器的頂部。第一V型驅動器的個數和可轉動梁的個數相對應。第一V型驅動器、第二V型驅動器和三維U型驅動器均采用現有的設備。中心軸起支撐可轉動梁的作用。

所述底盤呈扁平的圓柱體狀，所述中心軸呈圓柱體狀，所述可轉動盤呈扁平的圓柱體狀。

所述可轉動梁包括主梁以及設于主梁端部并可變形的副梁，所述副梁和中心軸相連接(副梁起連接支撐作用)，所述主梁分別和第一V型驅動器及可轉動盤相連接，為方便轉動梁轉動，可轉動盤中心設為空心，避免和中心軸接觸，且副梁也不與可轉動盤相連接。可轉動梁一共設置2個，第一V型驅動器位于可轉動梁的側邊上，可轉動盤位于主梁的頂部。

所述第一V型驅動器包括第一梭以及一對分別設于第一梭兩側的第一錨，所述第一梭及第一錨均水平設置，所述第一梭和第一錨之間設有多個第一連接梁，多個第一連接梁沿水平方向排列，所述第一梭和可轉動梁相連接，所述第一錨和底盤相連接，使得第一V型驅動器達到可以驅動的條件。第一V型驅動器水平設置在底盤上，即第一錨和第一梭的軸線方向與水平方向平行，向第一V型驅動器施加電壓時，電流通過第一錨流經第一連接梁，第一連接梁受熱膨脹推動第一梭向前運動，或停止施加電壓后第一連接梁恢復原狀，帶動第一梭恢復原形時，第一梭經主梁給可轉動梁一個力，使可轉動梁圍繞中心軸進行在水平面上的旋轉移動，最終使夾持臂隨可轉動盤一起進行轉動操作。