[发明专利]纳米机器人的控制系统和控制方法

说明书

本发明提供了一种纳米机器人的控制系统和控制方法，包括：第一承载台，用于承载具有纳米机器人的待测对象；成像扫描装置，用于对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标；第二承载台，第二承载台具有多个磁场单元和与多个磁场单元相连的控制装置，多个磁场单元在第二承载台上矩阵排列；控制装置用于根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域移动，从而不仅为纳米机器人提供了纳米级的运行轨迹，而且控制精准、操作简单。

技术领域

本发明涉及纳米机器人技术领域，更具体地说，涉及一种纳米机器人的控制系统和控制方法。

背景技术

纳米机器人，是指尺度在纳米级别的小型机器人。由于纳米机器人在生物医学和环境保护等领域有着非常重要的潜在应用，如可用于微创外科手术、癌细胞靶向治疗、细胞操作、重金属检测以及污染物降解等，因此，受到了国内外研究者的广泛关注。

由于纳米机器人的工作环境在雷诺系数很低的环境中，即物体可看作在一个非常粘滞、微小以及缓慢的环境中运动，粘滞力占主导作用，惯性力则可忽略不计，因此，若想驱动纳米机器人运动，必须源源不断地为其提供动力。但是，由于纳米机器人尺寸非常微小，动力源如电池等很难装载在纳米机器人中，因此，各种各样的纳米机器人的驱动方式被提出，主要包括自驱动方式和外场驱动方式，其中，自驱动包括自电泳驱动、自扩散泳驱动、自热泳驱动以及气泡驱动等，外场驱动包括磁场驱动、声场驱动和光驱动等。

由于磁场驱动方式的磁场强度较低，且低频率磁场能够穿透生物组织且对生物体无害，因此，磁场驱动已经成为纳米机器人最有前景的驱动方式之一。但是，现有的磁场驱动方式的控制精度仍较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种纳米机器人的控制系统和控制方法，以提高纳米机器人的控制精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纳米机器人的控制系统，包括：

第一承载台，用于承载具有纳米机器人的待测对象；

成像扫描装置，用于对所述待测对象进行扫描，获得所述待测对象内待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标；

第二承载台，所述第二承载台具有多个磁场单元和与所述多个磁场单元相连的控制装置，所述多个磁场单元在所述第二承载台上矩阵排列；

所述第二承载台位于所述第一承载台的一侧，且在垂直于所述第一承载台所在平面的方向上，所述第二承载台的投影覆盖所述第一承载台的投影，以使所述多个磁场单元产生的磁场覆盖所述第一承载台；

所述控制装置用于根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，控制任一所述磁场单元的磁场大小和极向，以控制所述纳米机器人向所述待测区域移动。

可选地，所述第二承载台为柔性平台；

所述控制系统还包括升降装置；所述升降装置用于调整所述第二承载台的高度以及所述第二承载台的形状。

可选地，所述升降装置包括支柱和固定台；

所述支柱用于支撑固定所述固定台，所述固定台位于所述第二承载台的一侧，且在垂直于所述固定台的方向上，所述固定台的投影覆盖所述第二承载台的投影；

所述固定台与所述第二承载台之间具有多个升降器和驱动所述升降器的驱动电路；所述控制装置还用于通过所述驱动电路控制所述多个升降器的长度，以控制所述第二承载台的高度和/或所述第二承载台的形状。

可选地，还包括磁场感应装置；所述磁场感应装置包括多个感应探头，所述多个感应探头位于所述第一承载台上，且所述多个感应探头在所述第一承载台上矩阵排列；

所述多个感应探头用于获得所述第一承载台上的磁场强弱分布；