[發明專利]一種基于太赫茲波誘導的微型機器人

有效

• 申請號: 202011045598.8
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112140092B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 張留洋;方向東;陳雪峰;徐亞飛;沈忠磊;韓東海;李勝男;王中興;張震
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種基于太赫茲波誘導的微型機器人，包括基底，基底上粘貼有吸波發熱變形層，所述吸波發熱變形層至少包括具有不同太赫茲波響應頻率的對稱設置的第一吸波單元和第二吸波單元，所述第一吸波單元兩側粘貼有第一發熱變形單元，所述第二吸波單元兩側粘貼有第二發熱變形單元；其中，

第一吸波單元和第二吸波單元分別用于吸收頻率與其各自響應頻率相同的太赫茲波并轉化為熱能；

所述第一發熱變形單元通過吸收由所述第一吸波單元產生的熱能產生熱應力，并連同基底一起發生非對稱形變，在形變復原的過程中對微型機器人產生推力，使得微型機器人在推力作用下依靠地面摩擦力向第二吸波單元所在方位運動；

所述第二發熱變形單元通過吸收由所述第二吸波單元產生的熱能產生熱應力，并連同基底一起發生非對稱形變，在形變復原的過程中對微型機器人產生推力，使得微型機器人在推力作用下依靠地面摩擦力向第一吸波單元所在方位運動；

所述微型機器人熱變形的響應速率和運動效率可根據太赫茲波輻射功率進行調節。

2.根據權利要求1所述的微型機器人，其中，所述第一吸波單元包括硅基底，所述硅基底上刻蝕有均勻分布的第一天線陣列，所述第一天線陣列中每根天線的臂長為其所吸收的太赫茲波波長的四分之一，天線之間的縫隙寬度為其所吸收的太赫茲波波長的二十分之一。

3.根據權利要求2所述的微型機器人，其中，所述第二吸波單元包括硅基底，所述硅基底上刻蝕有均勻分布的第二天線陣列，所述第二天線陣列中每根天線的臂長為其所吸收的太赫茲波波長的四分之一，天線之間的縫隙寬度為其所吸收的太赫茲波波長的二十分之一。

4.根據權利要求2或3所述的微型機器人，其中，所述第一天線陣列和第二天線陣列中的天線均為帶阻天線，由阻性多晶硅制備。

5.根據權利要求2所述的微型機器人，其中，所述第一發熱變形單元和所述第二發熱變形單元均由具有熱變形功能的復合材料構成。

6.根據權利要求1所述的微型機器人，其中，所述基底由PDMS超彈性材料制備。

7.一種制備如權利要求5所述微型機器人的方法，包括如下步驟：

S100：分別在至少2塊硅基底上加工沉積2組具有不同結構參數的且分布均勻的天線陣列；

S200：在2組天線陣列中的每個天線的上表面以及硅基底的下表面分別粘貼有具有熱變形功能的復合材料，構成吸波發熱變形層；

S300：將所述吸波發熱變形層粘貼在由PDMS超彈性材料制備的基底上，即獲得微型機器人。

8.一種權利要求1所述微型機器人的應用方法，包括如下步驟：

S100：開啟太赫茲源，發射頻率與第一吸波單元的響應頻率相同的太赫茲波，第一吸波單元將所吸收的太赫茲波轉化為熱能并傳遞給第一發熱變形單元，此時，第二吸波單元不動作；

S200：第一發熱變形單元吸收熱能后產生熱應力，并連同基底一起發生非對稱形變；

S300：關閉太赫茲源，第一吸波單元停止吸收太赫茲波，第一發熱變形單元連同基底逐漸恢復至初始狀態，并促使微型機器人向第二吸波單元所在方位運動。