(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210617241.5 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 江南大学 地址 214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大 道1800号 (72)发明人 樊启高　沈君　崔光明　谢林柏　 黄文涛　刘跃跃　 (74)专利代理 机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 专利代理师 过顾佳 (51)Int.Cl. B25J 7/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于微线带磁场线圈的 电流驱动控制系统， 涉及微机器人控制领域， 包 括电源模块以及依次相连的计算机、 电流驱动控 制模块、 微线带磁场线圈和采样调理模块， 采样 调理模块连接电流驱动控制模块形成闭环系统； 电源模块连接电流驱动控制模块用于供电； 电流 驱动控制模块用于基于计算机输出的选址信号 为微线带磁场线圈提供动态电流、 激活目标微线 带； 微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微 纳机器人； 采样调理模块用于采集微线带磁场线 圈的电流信息。 基于上述闭环系统， 通过分析设 计不同的电流驱动模态， 实现了单个及多个微纳 机器人在微线带磁场线圈的各个区域的运动。 权利要求书3页 说明书8页 附图9页 CN 114888773 A 2022.08.12 CN 114888773 A 1.一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 包括电源模块以及依 次相连的计算机、 电流驱动控制模块、 微线 带磁场线圈和采样调理模块， 所述采样调理模块 连接所述电流驱动控制模块形成闭环系统； 所述电源模块连接所述电流驱动控制模块用于 供电； 所述电流驱动控制模块用于基于所述计算机输出的选址信号为所述微线带磁场线圈 提供动态电流、 激活目标微线带； 所述微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微纳机器 人； 所述采样调理模块用于采集所述 微线带磁场线圈的电流信息 。 2.根据权利要求1所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 所述 微线带磁场线圈包括一组微线带阵列， 两层所述微线带阵列正交排布， 每层微线带阵列中 的微线带相互平行， 每根 微线带均 与所述电流驱动控制模块相连。 3.根据权利要求2所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 所述 电流驱动控制模块包括连接上层微线带阵列的开关集成电路和连接下层微线带阵列的开 关集成电路， 两个所述开关集成电路与所述计算机和电源模块连接； 所述电源模块用于给 所述开关集成电路提供直流电源， 所述计算机用于根据所述微纳机器人在所述微线带磁场 线圈的目标位置生成相应的微线 带的选址信号， 所述开关集成电路根据所述选址信号激活 上下层微线带阵列中相应位置的目标微线带， 产生吸引磁 体的局部磁力。 4.根据权利要求2所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 所述 微线带磁场线圈包括四组微线 带阵列和一组正交的长微线 带， 所述长微线 带与所述电流驱 动控制模块相连， 每组微线带阵列分别位于两根所述长微线带划分成的第一区域、 第二区 域、 第三区域和第四区域， 定义所述第一区域和所述第二区域之间的是第五区域， 所述第二 区域和所述第四区域之间的是第六区域， 所述第三区域和所述第四区域之间的是第七区 域， 所述第一区域和所述第三区域之间的是第八区域； 在上层相邻微线带及与其正交 的下层相邻微线带视觉交叉围成的位置中， 当所述开关 集成电路控制相互平行 的微线带中的电流方向相反、 大小相同时， 所述微纳机器人在该位 置处于平衡 状态。 5.根据权利要求4所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 单个 微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态一实现水平和垂直四个方向 的运动， 所述电流驱动模态一基于控制所述电流驱动控制模块实现， 包括： 所述微纳机器人 在起始位置处于所述平衡状态， 根据设定运动方向， 将所述起始位置中与运动方向垂直的 相应一边的微线带电流方向取反， 使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力， 另一组微线 带的电流方向不变； 在所述微纳机器人受驱动力移动到目标位置时， 将所述 目标位置中与 运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流， 并在离开所述起始位置 后， 切断起始位置相对边的电流， 使所述 微纳机器人在所述目标位置处于所述平衡 状态。 6.根据权利要求4所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 单个 微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态二实现水平或垂直两个方向 的跨区域运动， 所述电流驱动模态二基于控制所述电流驱动控制模块 实现， 包括： 所述微纳 机器人在距离所述任一区域的长微线 带最近的边沿位置处于所述平衡状态， 根据设定运动 方向， 将所述边沿位置中与所述长微线带平行 的相应一边的微线带电流方向取反， 使其与 相对边均产生沿运动方向的驱动力， 另一组微线带 的电流方向不变， 并将所述长微线带和 另一相对边沿位置中与所述长微线带平行相 邻的微线 带中通入与改向微线 带同向的电流，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114888773 A 2且将另一相对边沿位置中与运动方向平行的另一组微线带中通入方向相反的电流； 在所述 微纳机器人受驱动力跨越该区域到达所述另一相对边沿位置时， 切断所述边沿位置和该区 域中的电流， 将所述另一相对边沿位置中与运动方向垂 直的未通电的微线 带中通入与其相 对边反向的电流， 使所述 微纳机器人在所述另一相对边沿位置处于所述平衡 状态。 7.根据权利要求4所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 至少 两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态三实现沿水平方向的同 向或反向运动， 其中， 两个所述微纳机器人水平分布， 且间隔距离大于承受相互作用力的最 小分离距离； 所述电流驱动模态三基于控制所述电流驱动控制模块实现， 包括： 两个所述微纳机器 人分别在起始位置处于所述平衡状态， 对于每一个微纳机器人， 根据设定运动方向， 将所述 起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反， 使其与相对边均产生沿运 动方向的驱动力， 另一组公用的微线带 的电流方向不变； 在所述微纳机器人受驱动力各自 移动到目标位置时， 将所述目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线 带中通入与其相对 边反向的电流， 并在离开所述起始 位置后， 切断起始 位置相对边的电流， 使所述微纳机器人 在所述目标位置处于所述平衡 状态。 8.根据权利要求7所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 至少 两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态四实现沿垂直方向的同 向运动， 其中， 两个所述微纳机器人水平分布， 且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离 距离； 所述电流驱动模态四基于控制所述电流驱动控制模块实现， 包括： 两个所述微纳机器 人分别在起始位置处于所述平衡状态， 对于每一个微纳机器人， 根据设定运动方向， 将所述 起始位置中与运动方向垂直的相应公用微线 带的电流方向取反， 使其与相对边均产生沿运 动方向的驱动力， 每个起始位置的另一组微线带 的电流方向不变； 在所述微纳机器人受驱 动力各自移动到目标位置时， 将所述目标位置中与运动方向垂 直的未通电的公用微线 带中 通入与其相对边反向的电流， 并在离开所述起始 位置后， 切断起始位置相对公用边的电流， 使所述微纳机器人在所述目标位置处于平衡 状态。 9.根据权利要求8所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 至少 两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态五实现沿垂直方向的同 向或反向运动， 其中， 两个所述微纳机器人垂 直分布， 且间隔距离大于承受相互作用力的最 小分离距离； 所述电流驱动模态五基于控制所述电流驱动控制模块实现， 每个微纳机器人 的电流驱动模态五的实现方式与所述电流驱动模态三相同； 至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态六实现沿水平 方向的同向运动， 其中， 两个所述微纳机器人垂 直分布， 且间隔距离大于承受相互作用力的 最小分离距离； 所述电流驱动模态六基于控制所述电流驱动控制模块实现， 每个微纳机器 人的电流驱动模态六的实现方式与所述电流驱动模态四相同。 10.根据权利要求6所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统， 其特征在于， 至 少两个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态七实现同向运动， 其 中， 在第五和第七区域中， 两个所述微纳机器人垂直分布且水平运动， 在第六和第八区域 中， 两个所述微纳机器人水平分布且垂直运动， 两个所述微纳机器人 的间隔距离大于承受权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114888773 A 3