光控制和驱动的微型机器人

本发明提供的是一种光控制和驱动的微型机器人,由光源1、光路2、微型机器人3和控制器4组成,其中光源1由第一光源11、第二光源12、第三光源13和第四光源14组成,光路2由反射镜21、第一二向色滤光片22、第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24组成,微型机器人3由硅光电池31、光电探测模块32、行走机构33和微型机器人封装34组成。本发明可用于微型机器人的控制和驱动,可广泛用于生物检测、生物医疗、环境保护和微尺度探测等领域。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN202011331298.6
申请日期: 2020年11月24日
公开(公告)日: 2021年4月2日
公开(公告)号: CN112595308A
主分类号: G01C21/00,G,G01,G01C,G01C21
分类号: G01C21/00,G01J1/42,G01J1/44,G02B5/20,B25J7/00,G,B,G01,G02,B25,G01C,G01J,G02B,B25J,G01C21,G01J1,G02B5,B25J7,G01C21/00,G01J1/42,G01J1/44,G02B5/20,B25J7/00
申请(专利权)人: 桂林电子科技大学
发明(设计)人: 邓仕杰,李翔,王文思,苑立波
主申请人地址: 541004 广西壮族自治区桂林市桂林金鸡路1号
国别省市代码: 广西;45
主权项: 1.一种光控制和驱动的微型机器人,由光源1、光路2、微型机器人3和控制器4组成,其中光源1由第一光源11、第二光源12、第三光源13和第四光源14组成,光路2由反射镜21、第一二向色滤光片22、第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24组成,微型机器人3由硅光电池31、光探测模块32、行走机构33和微型机器人封装34组成。所述系统中光源1发射出的光经过光路1中的反射镜21、第一二向色滤光片22、第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24传播到微型机器人3的表面。控制器4分别控制光源1中第一光源11、第二光源12、第三光源13和第四光源14的开启状态,使得照射到微型机器人3表面的光在四个不同的波长之间切换,从而实现实现对微型机器人的控制和驱动。微型机器人3中的硅光电池31为其行走机构33的运作提供能量,光电探测模块32由带通滤光片321和光电探测器322构成,这样光电探测模块32可以接受特定波长的光信号,通过改变照射到微型机器人3表面上光的波长可以作为控制微型机器人方向的信号。 2.根据权利要求1所述的一种光控制和驱动的微型机器人,其特征是:光源1由第一光源11、第二光源12、第三光源13和第四光源14构成,它们的波长依次为800±30nm、700±30nm、600±30nm和500±30nm。光源可以是发光二极管(LED)和激光的任意一种。 3.根据权利要求1所述的一种光控制和驱动的微型机器人,其特征是:光路2由反射镜21、第一二向色滤光片22、第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24构成,对于反射镜21可以是平面反射镜或者反射棱镜的一种,第一二向色滤光片22为750nm的长波通二向色滤光片,第二二向色滤光片23为650nm的长波通二向色滤光片,第三二向色滤光片24为550nm的长波通二向色滤光片。第一光源11发出800±30nm的光经过反射镜21反射到第一二向色滤光片21的表面,并依次经过第一二向色滤光片21、第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24透射至微型机器人3的表面。第二光源12发出700±30nm的光经过第一二向色滤光片22反射到第二二向色滤光片23,并以此经过第二二向色滤光片23和第三二向色滤光片24透射到微型机器人3的表面。同样的第三光源13和第四光源14发出的光通过光路2入射到微型机器人3的表面。 4.根据权利要求1所述的一种光控制和驱动的微型机器人,其特征是:光电探测模块32由带通滤光片321和光电探测器322构成,光电探测器322可以是光电二极管和雪崩光电二极管的任意一种,光电探测器322放置在带通滤光片321下面,通过选用特定通带波长的带通滤光片321使得光探测模块32针对特定波长范围的光响应。微型机器人3中设置4个不同带通波长(四个带通波长对应800±30nm、700±30nm、600±30nm和500±30nm)的光探测模块32,用于四个移动方向的控制,分别是前、后、左和右方向。 5.根据权利要求1所述的一种光控制和驱动的微型机器人,其特征是:微型机器人3基于集成电路工艺制作而成,其主要由硅光电池31、光电探测模块32、行走机构33和微型机器人封装34构成。硅光电池31将照射到微型机器人3表面的光能转化为电能,为微型机器人3的运行提供能量。行走机构33是将硅光电池31产生的电能转换为微型机器人3用于移动的机械能,其可以是基于电致形变材料制作而成。微型机器人封装34起承载作用,微型机器人3的硅光电池31、光探测模块32和行走机构33集成在微型机器人封装34上,整个微型机器人3的尺寸控制在微米到毫米级。 6.根据权利要求1所述的一种光控制和驱动的微型机器人,其特征是:控制器4的作用是控制光源1中四个不同波长光源的开启状态,使得照射在微型机器人3表面的光在四个波段之间进行切换,微型机器人3根据接收到光信号的波段对应的方向信息进行移动。例如,当控制器4控制第一光源11开启,800±30nm的光信号入射到微型机器人3的表面,微型机器人3中带通波长为800±30nm的光探测模块响应该光信号,控制和驱动微型机器人3向前(带通波长为800±30nm的光探测模块控制向前的运动方向)运动。
法律状态: 公开