專利名稱：基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其是涉及一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人。
背景技術(shù)：
近幾年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了大量研究，新型驅(qū)動(dòng)原理對(duì)于擴(kuò)充人類的活動(dòng)范圍非常重要，利用生物能量，特別是微型生物能量的探索才剛剛開始。利用微型生物的能量，通過控制微型生物運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)一個(gè)新的研究領(lǐng)域。能量供給是微型機(jī)器人微型化設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵及主要挑戰(zhàn)，利用細(xì)菌等生物的能量作為微型機(jī)器人的能量驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常有效地嘗試。研究細(xì)菌在液體中依附于微型機(jī)器人并推動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的環(huán)境模擬與試驗(yàn)技術(shù)等能促進(jìn)對(duì)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)控制的使用并推動(dòng)機(jī)器人在醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境以及化學(xué)等行業(yè)的發(fā)展，由于納米技術(shù)的發(fā)展，這種具有低成本的微型機(jī)器人具有非常實(shí)用的前景。但是目前的微生物驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人普遍存在動(dòng)力不足、狀態(tài)不穩(wěn)定等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、動(dòng)力充足穩(wěn)定的基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，該微型機(jī)器人置于溶液中，所述的微型機(jī)器人包括本體、感應(yīng)線圈、細(xì)菌培養(yǎng)膠體和鞭毛細(xì)菌，所述的鞭毛細(xì)菌固定在細(xì)菌培養(yǎng)膠體，所述的細(xì)菌培養(yǎng)膠體、感應(yīng)線圈固定在本體上，所述的感應(yīng)線圈處于交變電場(chǎng)中；施加交變電場(chǎng)后感應(yīng)線圈中產(chǎn)生電流，溶液電解，產(chǎn)生pH梯度場(chǎng)推動(dòng)鞭毛細(xì)菌定向移動(dòng)，鞭毛細(xì)菌推動(dòng)本體移動(dòng)。所述的本體的直徑為200 800 μ m。所述的本體和細(xì)菌培養(yǎng)膠體均由絕緣材料加工而成，細(xì)菌培養(yǎng)膠體位于本體后部。所述的感應(yīng)線圈固定于本體的上方或下方，且浸沒在溶液中。所述的溶液為帶有氫氧根的堿性溶液。所述的溶液為氫氧化鈉溶液。所述的感應(yīng)線圈的直徑為20 50 μ m，所述的感應(yīng)線圈構(gòu)成閉合回路。所述的感應(yīng)線圈采用惰性金屬材料。所述的鞭毛細(xì)菌同向、有序地排列于細(xì)菌培養(yǎng)膠體上，所述的鞭毛細(xì)菌的鞭毛位于本體的末端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、配合外加交變電場(chǎng)、可在溶液中運(yùn)動(dòng)、力口工方便、易于實(shí)現(xiàn)、動(dòng)力充足穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1、圖2所示，一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，該微型機(jī)器人置于溶液中，所述的微型機(jī)器人包括本體1、感應(yīng)線圈2、細(xì)菌培養(yǎng)膠體3和鞭毛細(xì)菌4，所述的鞭毛細(xì)菌4固定在細(xì)菌培養(yǎng)膠體3，所述的細(xì)菌培養(yǎng)膠體3、感應(yīng)線圈2固定在本體I上，所述的感應(yīng)線圈2處于交變電場(chǎng)中；施加交變電場(chǎng)后感應(yīng)線圈2中電流電解溶液，產(chǎn)生pH梯度場(chǎng)推動(dòng)鞭毛細(xì)菌4定向移動(dòng)，鞭毛細(xì)菌4推動(dòng)本體移動(dòng)。(I)微型機(jī)器人置于溶液中溶液必須可電解產(chǎn)生氫離子，感應(yīng)線圈浸沒于溶液中，溶液可選擇氫氧化鈉、氫氧化鉀等帶有氫氧根的堿性溶液。(2)、感應(yīng)線圈采用鉬絲要求線圈不發(fā)生物理、化學(xué)變化，具有點(diǎn)化學(xué)穩(wěn)定性，因此采用惰性金屬材料。(3)、外加交變電場(chǎng)覆蓋溶液所在區(qū)域基于電磁感應(yīng)原理，外加交變電場(chǎng)使感應(yīng)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬絲中形成電流回路?；陔娀瘜W(xué)原理，電極過程啟動(dòng)，線圈周圍溶液被電解，電解溶液的過程中，發(fā)生氧化反應(yīng)的區(qū)域產(chǎn)氫離子和氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)的區(qū)域產(chǎn)生氫氧根離子和氫氣。因此氫離子濃度升高后，PH值減小，同理，還原反應(yīng)處氫離子濃度降低，pH值增大。產(chǎn)生pH梯度場(chǎng)。(4)、微型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)由于趨藥性，在pH梯度場(chǎng)中鞭毛細(xì)菌自發(fā)地向適合生存的pH值區(qū)域作趨化運(yùn)動(dòng)，因其固定在微型機(jī)器人的細(xì)菌培養(yǎng)膠體上，便推動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。(5)、微型機(jī)器人控制改變外加交變電場(chǎng)的頻率、幅值及電場(chǎng)方向，即可控制細(xì)菌及微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度、方向。由于細(xì)菌的微觀尺寸，需選用輕質(zhì)絕緣材料制作微型機(jī)器人本體及培養(yǎng)膠體；在膠體上培養(yǎng)細(xì)胞和細(xì)菌，是組織工程學(xué)上的成熟技術(shù)；由于細(xì)菌生存條件限制，實(shí)驗(yàn)過程中需注意溫度、pH值等的影響；交變電壓幅值不可過大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不宜超過
3.0V，否則會(huì)使細(xì)菌失去活性；細(xì)菌特性對(duì)機(jī)器人影響極大，應(yīng)選擇活性高、pH濃度敏感的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，如大腸桿菌；細(xì)菌密度不可過大，否則細(xì)菌會(huì)相互纏繞在一起，失去動(dòng)力。
權(quán)利要求
1.一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，該微型機(jī)器人置于溶液中，所述的微型機(jī)器人包括本體、感應(yīng)線圈、細(xì)菌培養(yǎng)膠體和鞭毛細(xì)菌，所述的鞭毛細(xì)菌固定在細(xì)菌培養(yǎng)膠體，所述的細(xì)菌培養(yǎng)膠體、感應(yīng)線圈固定在本體上，所述的感應(yīng)線圈處于交變電場(chǎng)中； 施加交變電場(chǎng)后感應(yīng)線圈中產(chǎn)生電流，溶液電解，產(chǎn)生PH梯度場(chǎng)推動(dòng)鞭毛細(xì)菌定向移動(dòng)，鞭毛細(xì)菌推動(dòng)本體移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的本體的直徑為200 800 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的本體和細(xì)菌培養(yǎng)膠體均由絕緣材料加工而成，細(xì)菌培養(yǎng)膠體位于本體后部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的感應(yīng)線圈固定于本體的上方或下方，且浸沒在溶液中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的溶液為帶有氫氧根的堿性溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的溶液為氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的感應(yīng)線圈的直徑為20 50 μ m，所述的感應(yīng)線圈構(gòu)成閉合回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的感應(yīng)線圈采用惰性金屬材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，其特征在于，所述的鞭毛細(xì)菌同向、有序地排列于細(xì)菌培養(yǎng)膠體上，所述的鞭毛細(xì)菌的鞭毛位于本體的末端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人，該微型機(jī)器人置于溶液中，所述的微型機(jī)器人包括本體、感應(yīng)線圈、細(xì)菌培養(yǎng)膠體和鞭毛細(xì)菌，所述的鞭毛細(xì)菌固定在細(xì)菌培養(yǎng)膠體，所述的細(xì)菌培養(yǎng)膠體、感應(yīng)線圈固定在本體上，所述的感應(yīng)線圈處于交變電場(chǎng)中；施加交變電場(chǎng)后感應(yīng)線圈中產(chǎn)生電流，溶液電解，產(chǎn)生pH梯度場(chǎng)推動(dòng)鞭毛細(xì)菌定向移動(dòng)，鞭毛細(xì)菌推動(dòng)本體移動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、動(dòng)力充足穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J7/00GK103121212SQ20111036712
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者何斌, 徐暢慧 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)