[发明专利]一种基于粘性转印的软体机器人的异质集成方法

说明书

本发明属于软体机械人制造相关技术领域，其公开了一种基于粘性转印的软体机器人的异质集成方法，所述方法包括以下步骤：(1)将磁膜进行预固化后放置在磁化磁场中以对所述磁膜中的铁磁微颗粒进行重新排列，得到具有特定磁畴方向的磁化磁膜；接着将磁膜进行加热固化；(2)将磁膜转移至供体基底上，并使用激光将磁膜切割成图案化的磁矢量单元及剩余部，同时采用激光对剩余部进行表面烧蚀以选择性改变剩余部的表面粘性，由此磁矢量单元及剩余部的表面粘性形成差异化；(3)采用粘性印章将磁矢量单元转印至可溶的粘性受体基底上，并将各个磁矢量单元间进行胶接后置于水中溶解，由此得到软体磁性机器人。本发明提高了灵活性及适用性，且工艺简单。

技术领域

本发明属于软体机器人制造相关技术领域，更具体地，涉及一种基于粘性转印的软体机器人的异质集成方法。

背景技术

软体机器人的发展在一些特定的应用场景赋予了机器人更好适应性和通过性，磁性机器人具有无揽的远程操作方式、快速的响应能力，成为了软体机器人领域的一大研究热点。如何精确的在三维的软基底中预置特定的连续或者离散的磁畴直接决定了软体磁性机器人的响应特性和行为。随着技术的发展，近些年发展了一系列制造技术，如模板法、磁墨水直写法、光固化方法等，这些方法实现了具有2/3D磁畴和2/3D形状的磁机器人的数字化制造。

然而，在实现异质的，多功能的磁机器人仍然存在许多工程上的限制，无法快速低成本的实现。此外，很少有方法能方便地同时预置具有三维磁畴和三维形状的结构，和离线重构已有的软体磁性机器人。基于此，亟需一种既能够灵活构建具有特定磁畴和形状的结构，又能实现异质功能单元集成的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于粘性转印的软体机器人的异质集成方法，该方法通过将各向异性磁化后的磁膜激光图案化后，同时借助激光选择性的表面粘性调整，利用粘性印章实现对特定的图案化的磁矢量单元进行转印装配，得到具有特定磁畴和形状的软体磁性机器人。该方法具有灵活的磁畴和形状的预置能力，同时转印的方法能够同时兼容其它的制造技术，实现复杂软体磁性机器人的异质集成，赋予其丰富的功能和能力；本方法提出了一种代价低、制造灵活的软体磁性机器人及其功能化的制造和异质集成技术，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于粘性转印的软体机器人的异质集成方法，所述异质集成方法包括以下步骤：

(1)将磁膜进行预固化后放置在磁化磁场中以对所述磁膜中的铁磁微颗粒进行重新排列或固化后充磁，得到具有特定磁畴方向的磁化磁膜；接着将磁膜进行加热固化；

(2)将磁膜转移至供体基底上，并使用激光将磁膜切割成图案化的磁矢量单元及剩余部，同时采用激光对剩余部进行表面烧蚀以选择性改变剩余部的表面粘性，由此磁矢量单元及剩余部的表面粘性形成差异化；

(3)采用粘性印章将磁矢量单元或异质功能单元转印至可溶的粘性受体基底上，并将各个磁矢量单元间进行胶接后置于水中溶解，由此得到具有一定形状的二维/三维磁畴和功能的软体磁性机器人。

进一步地，步骤(1)之前包括以下步骤：将NdFeB铁磁微颗粒与聚二甲基硅氧烷预聚物和交联剂充分混合后在抽真空条件下除去气泡，接着利用刮刀在成型基底上将得到的混合物刮成膜状以形成均匀的所述磁膜。

进一步地，将磁膜放在60℃～85℃加热台上加热2～4分钟进行预固化，再将磁膜放在匀强的磁化磁场中对铁磁微粒子进行重新排列，得到具有预定磁畴方向的磁化磁膜，并将磁膜放在60℃～85℃烘箱中加热30～50分钟完全固化；或者省略预固化步骤而直接进行完全固化，并将完全固化的的磁膜放在3T的脉冲磁场下进行充磁磁化。