[发明专利]一种磁驱折纸软体机器人的磁驱动单元激光诱导转印方法

说明书

本发明公开了一种磁驱折纸软体机器人的磁驱动单元激光诱导转印方法，包括首先制备出磁响应硅胶薄膜及普通硅胶薄膜，并对磁响应硅胶薄膜充磁；通过激光光束切割磁响应硅胶薄膜得到待转印磁驱动单元；通过激光光束照射待转印单元，诱导待转印单元局部发生气化，推动待转印单元撞击到普通硅胶薄膜上；移动或转动下一待转印单元到目标位置，通过激光光束诱导其发生转印，重复此操作直至完成所有单元的转印，得到磁驱折纸软体机器人。通过转印不同厚度的磁响应硅胶薄膜或者通过二次转印能够得到具备三维磁驱动单元分布的复杂磁驱折纸软体机器人。本发明可实现此类机器人的高精度、免组装制造，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及磁驱折纸软体机器人和激光应用技术领域，具体涉及一种磁响应硅胶薄膜的激光诱导转印加工方法。

背景技术

磁驱折纸软体机器人具有远程驱动、结构紧凑、柔软且变形大、可进入到狭窄的密闭空间等特点，在生命医疗领域具有重要的应用前景。如何高效率、低成本地实现微尺寸磁驱折纸软体机器人的生产制造，是推动此类机器人实际应用的关键。目前主流的制备方式主要为光刻及浆料直写3D打印，其中光刻工艺虽然加工精度高但成本较高，一般用于微米级机器人的制备；而浆料直写3D打印工艺则要求材料满足打印条件，对材料调配的要求较高，而且打印精度低，往往用于制备厘米级的机器人。因此需要提出一种效率高、成本低的制备工艺，推动此类机器人的产业化应用。

激光诱导前向转移技术(laser-induced forward transfer,LIFT)是将目标材料事先以薄膜的形式涂抹到透明基片上，并让目标材料薄膜面朝下方且与接收基片保持一定距离，让激光透过透明基片照射到目标材料上，从而引发局部区域内的材料发生转移，是一种无需掩模、非接触式的高精度微量转移技术。张宪民等在中国授权发明专利CN110690300 B中公开的“光伏太阳能电池电极栅线激光诱导转印方法”，转印的是高粘度银桨薄膜，但材料在转印过程中会发生拉伸变形，转印精度低。

发明内容

本发明的目的在于针对磁驱折纸软体机器人提出一种磁驱动单元的激光诱导转印方法。该方法能高精度、高效率地将磁驱动单元转印至机器人软折痕骨架上，避免了繁琐的人工装配流程，提高了生产效率，降低了生产成本。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种折纸软体机器人的磁驱动单元激光诱导转印方法，包括如下步骤：

步骤S1、在透明基片制备出磁响应硅胶薄膜，并给磁响应硅胶薄膜充磁，在接收基片上制备出普通硅胶薄膜，其中，磁响应硅胶薄膜包括复合的磁响应粉末及硅胶，普通硅胶薄膜中不包括磁响应粉末；其中，通过脉冲强磁场对磁响应硅胶薄膜进行充磁，使磁驱动单元获得指定的磁化方向，以定制机器人的驱动控制。

步骤S2、通过激光光束切割所需要转印的磁驱动单元轮廓，分离待转印单元与非转印区域。通过激光对已固化并完成充磁的磁响应硅胶薄膜进行切割，使待转印单元与薄膜分离，但待转印单元仍贴附于基片表面。

步骤S3、将磁响应硅胶薄膜朝下放置于普通硅胶薄膜上方，并将待转印的磁驱动单元移动至指定位置，然后将激光光束照射待转印的磁驱动单元，诱导局部发生气化，产生推力将待转印磁驱动单元与透明基片发生分离，撞击至普通硅胶薄膜表面。

步骤S4、将下一待转印磁驱动单元移动至新的目标位置，然后通过激光光束照射到新的待转印的磁驱动单元，诱导磁驱动单元转移至接收基片；重复此步骤，直至完成所有磁驱动单元的转印。

步骤S5、将磁响应硅胶薄膜移出加工区，通过激光蚀刻工艺在普通硅胶薄膜上制备出具有指定结构、尺寸的折痕，并通过激光切割工艺将机器人从薄膜上分离出来，并去除接收基片，得到磁驱折纸软体机器人。

将磁响应硅胶薄膜移出加工区域，通过激光对已获得磁驱动单元的普通硅胶薄膜进行切割，即对机器人的外轮廓进行切割，使机器人与薄膜其他区域分离。此外，通过对激光束照射折痕区域，即磁驱动单元之间的空白区域，对普通硅胶薄膜进行烧蚀，实现折痕尺寸的定制化加工。