RU2423223C1 - Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов - Google Patents
Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423223C1 RU2423223C1 RU2009141630/02A RU2009141630A RU2423223C1 RU 2423223 C1 RU2423223 C1 RU 2423223C1 RU 2009141630/02 A RU2009141630/02 A RU 2009141630/02A RU 2009141630 A RU2009141630 A RU 2009141630A RU 2423223 C1 RU2423223 C1 RU 2423223C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanostructured
- gripping device
- working surface
- microscopic objects
- base
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области микроробототехники и может быть использовано в качестве рабочего органа микроманипулятора для манипулирования микрообъектами, изготовленными из элекропроводниковых материалов. Наноструктурное захватное устройство микроманипулятора содержит основание из электропроводникового материала, крепежное приспособление, рабочую поверхность захватного устройства из наноструктурного материала, слой диэлектрика. Изобретение позволяет упростить конструкцию, а также расширить функциональные возможности, связанные с более эффективным захватом и удержанием микрообъектов с выпуклыми и плоскими поверхностями. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области микроробототехники и может быть использовано в качестве рабочего органа микроманипулятора.
Известно вакуумное захватное устройство, содержащее источник вакуума и систему вакуумного присоса в виде пневмоприсоски. В качестве источника вакуума использован собственный источник вакуума, выполненный в виде пневматического пьезонасоса, состоящего из деформируемого элемента в виде силового пьезокристалла и эластичного элемента конструкции, который выполнен в виде цилиндра из эластичного материала. При этом в основной полости пневматического пьезонасоса установлены клапанные пьезоэлектрические механизмы в виде первого и второго клапанов, которые представляют собой первый и второй распределительные пьезокристаллы, расположенные между основной полостью пневматического пьезонасоса и соответственно внешней полостью пневматического пьезонасоса, то есть атмосферой, и полостью пневмоприсоски [патент РФ №2210493, МПК. B25J 15/06, B25J 7/00, опубл. 20.08.2003, б. №23].
Недостатком данного устройства является необходимость использования источника избыточного давления, что неоправданно усложняет всю конструкцию.
Известен также схват микроманипулятора, содержащий основу охвата, кисть охвата, упругодеформируемые зажимные пальцы, привод, выполненный в виде линейного электромагнитного двигателя, содержащего якорь из ферромагнитного материала и единственную систему обмоток электромагнита, тягу, выполненную в виде выдвижного звена с трубчатым концом, причем якорь линейного электродвигателя жестко соединяет основу схвата с кистью, к которой жестко закреплены зажимные пальцы, связанные между собой возвратной пружиной, а обмотка электромагнита установлена в выдвижном звене, расположенном коаксиально с якорем и кистью схвата [патент РФ №2259915, кл. B25J 7/00, опубл. 10.09.2005, б. №25].
Из основных недостатков данного устройства можно отметить конструктивную сложность, а также высокую вероятность электромагнитных наводок от электромагнитного двигателя на объекты микросреды.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является наноструктурное захватное устройство микроманипулятора, содержащее основание, крепежное приспособление, рабочую поверхность захватного устройства, выполненную из наноструктурного материала, в основании равномерно установлены в сеточном порядке пьезоэлементы [патент РФ №2331505, кл. B25J 7/00, B25J 15/00, B82B 1/00, опубл. 20.08.2008, б. №23].
Существенным недостатком прототипа является конструктивная сложность и относительная сложность реализации операций выпускания микрообъектов. Кроме того, прототип обеспечивает возможность эффективной работы только с плоскими микрообъектами.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции, а также расширение функциональных возможностей, связанное с более эффективным захватом и удержанием микрообъектов с выпуклыми и плоскими поверхностями.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в наноструктурном захватном устройстве, содержащем основание, крепежное приспособление, рабочую поверхность из наноструктурного материала, в отличие от прототипа, основание выполнено из электропроводникового материала и изолировано от рабочей поверхности диэлектриком.
Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов, может быть выполнено с рабочей поверхностью в форме вогнутой сферической поверхности.
На фиг.1 представлена конструкция наноструктурного захватного устройства (с рабочей поверхностью в форме вогнутой сферической поверхности); на фиг.2 - захват микрообъекта; на фиг.3 - выпускание микрообъекта.
Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов микроманипулятора (фиг.1), содержит основание 1 из электропроводникового материала, крепежное приспособление 2, рабочую поверхность 3 захватного устройства из наноструктурного материала, слой диэлектрика 4.
Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов, работает следующим образом.
В основу принципа действия устройства при реализации операций захвата и удержания микрообъектов заложены межмолекулярные силы Ван-дер-Ваальса (см. подробное описание теории в патенте РФ №2331505, кл. В25J 7/00, B25J 15/00, В82В 1/00, опубл. 20.08.2008, б. №23). При изготовлении поверхности рабочего органа для достижения максимальной гладкости и соответственно наибольших величин сил Ван-дер-Ваальса в заявляемом изобретении предлагается использование наноструктурных материалов. Важным преимуществом использования наноструктурных материалов по сравнению с их крупнокристаллическими аналогами является очень малый размер зерен (0,1 мкм и менее). Это позволит значительно снизить шероховатость, увеличить на несколько порядков силы Ван-дер-Ваальса, а также обеспечит более предсказуемый характер изменения эффективной силы удержания.
Для захвата и последующего удержания микрообъекта с помощью заявляемого изобретения необходимо обеспечить контакт рабочей поверхности 3 захватного устройства с поверхностью микрообъекта (фиг.2). В момент контакта микрообъект налипает на рабочую поверхность 3 захватного устройства и удерживается на ней под действием сил Ван-дер-Ваальса. Для нейтрализации остаточных зарядов основание 1 захватного устройства заземляется.
Для более эффективного удержания микрообъектов с выпуклыми формами рабочая поверхность захватного устройства изготавливается в форме вогнутой сферической поверхности. При работе с микрообъектами, имеющими плоские поверхности, рабочая поверхность захватного устройства также выполняется плоской.
Для реализации операции выпускания используются силы электростатики. Предполагается, что микрообъекты изготовлены из электропроводниковых материалов. После переноса микрообъекта к целевой точке и выполнения некоторой сборочной операции по сопряжению микрообъекта с некоторой деталью (фиг.3) к детали подается положительный электрический потенциал. Одновременно положительный электрический потенциал подается на основание захватного устройства. Слой диэлектрика 4 не позволяет потенциалам микрообъекта и основания выравниваться, и между ними возникает электростатическое взаимодействие. В момент времени, когда величина электростатических сил отталкивания микрообъекта и основания захватного устройства превышает значение эффективных сил удержания (сил Ван-дер-Ваальса), микрообъект «отлипает» от рабочей поверхности захватного устройства и сохраняет свое положение в целевой точке.
Следует отметить, что заявляемое изобретение может быть использовано особенно эффективно при работе с микрообъектами, которые полностью или частично (поверхность) изготавливаются из наноструктурных металлических материалов. В этом случае будут наибольшие значения сил Ван-дер-Ваальса между поверхностями микрообъекта и рабочей поверхностью захватного устройства, что позволит при операциях микроманипулирования более надежно удерживать микрообъект.
Таким образом, заявляемое изобретение имеет простую конструкцию, в захватном устройстве более просто реализованы операции выпускания микрообъектов, а также расширены функциональные возможности по более эффективному захвату и удержанию микрообъектов с выпуклыми поверхностями.
Claims (2)
1. Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов, содержащее основание, крепежное приспособление, рабочую поверхность из наноструктурного материала, отличающееся тем, что основание выполнено из электропроводникового материала и изолировано от рабочей поверхности диэлектриком.
2. Наноструктурное захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность имеет форму вогнутой сферической поверхности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141630/02A RU2423223C1 (ru) | 2009-11-10 | 2009-11-10 | Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141630/02A RU2423223C1 (ru) | 2009-11-10 | 2009-11-10 | Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009141630A RU2009141630A (ru) | 2011-05-20 |
| RU2423223C1 true RU2423223C1 (ru) | 2011-07-10 |
Family
ID=44733376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009141630/02A RU2423223C1 (ru) | 2009-11-10 | 2009-11-10 | Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2423223C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542149C1 (ru) * | 2013-08-22 | 2015-02-20 | Михаил Сергеевич Беллавин | Электростатическое захватное устройство |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003231074A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-19 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | ナノピンセットの操作方法 |
| RU2261795C1 (ru) * | 2004-02-24 | 2005-10-10 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Капиллярный микрозахват с обратной связью |
| JP2006026826A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Aoi Electronics Co Ltd | ナノグリッパ装置 |
| JP2006255847A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Kagawa Univ | ナノピンセット、これを備える微小力計測装置および方法 |
| RU2331505C1 (ru) * | 2006-12-05 | 2008-08-20 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Наноструктурное захватное устройство микроманипулятора |
-
2009
- 2009-11-10 RU RU2009141630/02A patent/RU2423223C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003231074A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-19 | Daiken Kagaku Kogyo Kk | ナノピンセットの操作方法 |
| RU2261795C1 (ru) * | 2004-02-24 | 2005-10-10 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Капиллярный микрозахват с обратной связью |
| JP2006026826A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Aoi Electronics Co Ltd | ナノグリッパ装置 |
| JP2006255847A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Kagawa Univ | ナノピンセット、これを備える微小力計測装置および方法 |
| RU2331505C1 (ru) * | 2006-12-05 | 2008-08-20 | Институт механики Уфимского научного центра Российской академии наук | Наноструктурное захватное устройство микроманипулятора |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2542149C1 (ru) * | 2013-08-22 | 2015-02-20 | Михаил Сергеевич Беллавин | Электростатическое захватное устройство |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009141630A (ru) | 2011-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10286560B1 (en) | Shape compliant gripper | |
| US12409568B2 (en) | Electromagnetic gripping device | |
| US8485576B2 (en) | Robotic gripper | |
| JP5100829B2 (ja) | ベルヌーイ・グリッパからなるグリッパ | |
| CN104395043B (zh) | 通过抓握装置进行的抓握方法 | |
| CN109955233B (zh) | 适用于多形状、多尺度物体的软加硬抓手 | |
| CN101772624B (zh) | 致动机构 | |
| CN107457797B (zh) | 多孔双层流体自适应机器人手装置 | |
| CN104924315A (zh) | 磁流变液辅助柔性掌面自适应欠驱动机器人手装置 | |
| JP7425864B2 (ja) | グリッパー | |
| CN105856185A (zh) | 活塞驱动磁流柔性机器人手装置 | |
| RU2423223C1 (ru) | Наноструктурное захватное устройство для манипулирования микрообъектами, изготовленными из электропроводниковых материалов | |
| CN112299010A (zh) | 一种机器人用可刚柔切换的磁性抓取装置 | |
| CN111590613B (zh) | 一种磁流变液软体夹具 | |
| RU2331505C1 (ru) | Наноструктурное захватное устройство микроманипулятора | |
| Lee et al. | Fabrication of an electrothermally actuated electrostatic microgripper | |
| CN110002223B (zh) | 一种具有表面黏附能力的夹持器 | |
| JPH034037Y2 (ru) | ||
| JP2019212705A (ja) | 磁気吸着装置 | |
| RU2564802C2 (ru) | Упругодеформируемый схват | |
| US20210237279A1 (en) | Electromagnetic gripping device | |
| KR102180092B1 (ko) | 패턴화된 형상적응 모듈 및 이를 포함하는 그리퍼 | |
| RU2417876C1 (ru) | Электростатический микросхват | |
| CN110217591A (zh) | 一种凹型圆柱体抓取机构 | |
| CN101570310A (zh) | 磁致伸缩式微动夹钳 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111111 |