[发明专利]一种基于太赫兹波诱导的微型机器人

说明书

本公开揭示了一种基于太赫兹波诱导的微型机器人，包括基底，基底上粘贴有吸波发热变形层，吸波发热变形层至少包括具有不同太赫兹波响应频率的第一吸波单元和第二吸波单元，第一吸波单元和第二吸波单元两侧分别粘贴有第一发热变形单元和第二发热变形单元；第一吸波单元和第二吸波单元分别用于吸收频率与其各自响应频率相同的太赫兹波并转化为热能；第一发热变形单元和第二发热形变单元分别通过吸收由第一吸波单元或第二吸波单元产生的热能产生热应力，并连同基底一起发生非对称形变，在形变复原的过程中促使微型机器人向第二吸波单元活第一吸波单元所在方位运动。

技术领域

本公开涉及一种微型机器人，具体涉及一种基于太赫兹波诱导的微型机器人。

背景技术

微型机器人(软致动器)通常是由柔性材料制作而成的小型驱动装置，可以将其他形式的吸波为机械能，通过形变推动自身的运动。由于其廉价的原材料，多样化的驱动方式，方便的操作控制性能，以及对于复杂环境较强的适应性，近年来成为研究热点。目前而言，较为成熟的软致动器可以根据动力来源分为两类：激光诱导软致动器，以及红外线/可见光/紫外线多波长诱导软致动器。前者通过将高能激光束照射在机器人的特定部位，产生热梯度应力，以引起致动器的局部非对称形状变形，从而实现宏观方向的移动变化。但是这种致动器由于激光束截面很小，能量密度高，具有以下不足：(1)激光具有很高的能量密度，在穿过中间介质时很容易对介质造成损伤，所以对其应用环境有较高的要求；(2)极细的激光束需要准确地照射在软体机器人特定的位置上，这对于激光扫描方向精度要求很高，需要操作人员很高的熟练度。后者往往采用分层构架来构建多刺激响应，利用有可见光/红外线触发的光热诱导的相变效应和紫外线诱导的偶氮苯发色团的反式顺式异构化推动机器人运动。但是，由于光穿透能力非常有限，因此这种软致动器系统有以下不足：(1)光的穿透能力有限，对于光源的扫描方向有很严格的限制。(2)响应速度慢，运动效率低。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于太赫兹波诱导的微型机器人，利用太赫兹波穿透能力强、可调谐范围大的特点，实现对微型机器人的运动控制。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于太赫兹波诱导的微型机器人，包括基底，基底上粘贴有吸波发热变形层，所述吸波发热变形层至少包括具有不同太赫兹波响应频率的第一吸波单元和第二吸波单元，所述第一吸波单元两侧粘贴有第一发热变形单元，所述第二吸波单元两侧粘贴有第二发热变形单元；其中，

第一吸波单元和第二吸波单元分别用于吸收频率与其各自响应频率相同的太赫兹波并转化为热能；

所述第一发热变形单元通过吸收由所述第一吸波单元产生的热能产生热应力，并连同基底一起发生非对称形变，在形变复原的过程中促使微型机器人向第二吸波单元所在方位运动；

所述第二发热变形单元通过吸收由所述第二吸波单元产生的热能产生热应力，并连同基底一起发生非对称形变，在形变复原的过程中促使微型机器人向第一吸波单元所在方位运动。

优选的，所述第一吸波单元包括硅基底，所述硅基底上刻蚀有均匀分布的第一天线阵列，所述第一天线阵列中每根天线的臂长为其所吸收的太赫兹波波长的四分之一，天线之间的缝隙宽度为其所吸收的太赫兹波波长的二十分之一。

优选的，所述第二吸波单元包括硅基底，所述硅基底上刻蚀有均匀分布的第二天线阵列，所述第二天线阵列中每根天线的臂长为其所吸收的太赫兹波波长的四分之一，天线之间的缝隙宽度为其所吸收的太赫兹波波长的二十分之一。

优选的，所述第一天线阵列和第二天线阵列中的天线均为带阻天线，由阻性多晶硅制备。

优选的，所述第一发热变形单元和所述第二发热变形单元均由具有热变形功能的复合材料构成。

优选的，所述基底由PDMS超弹性材料制备。

本公开还提供一种制备微型机器人的方法，包括如下步骤：