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厦大提出数字微流控新方法,让软体机器人一体化设计制造变简单

据麦姆斯咨询报道,近期,厦门大学机电工程系孙道恒教授课题组在流体—弹性体透镜阵列的数字微流控方法研究方面取得重要进展,相关成果被《 Nature 》(自然)出版集团旗下的《 Microsystems & Nanoengineering 》(微系统与纳米工程)收录并在线发表。

为了解决目前以流体弹性体透镜为单元的仿生复眼透镜阵列结构面临的变焦及选址系统复杂、体积及重量高等问题,孙道恒教授课题组基于流体等效电路原理,采用微流控数字逻辑设计方法,提出了嵌有微流控变焦单元、寻址单元的柔性透镜阵列系统。通过一个二进制加法器输出两位二进制信号,以该信号为输入,构建具有三阶流阻的调压芯片,实现透镜焦距随着输入信号的多阶调节;通过译码器系统建立了多个透镜的寻址控制逻辑,实现从六边形透镜阵列中选择一个典型的透镜;最后将集成变焦、寻址功能的微流控芯片柔性连接到薄膜透镜阵列系统中,实验表明系统工作良好。变焦、寻址控制系统与薄膜透镜阵列具有相同的制造工艺、工作介质和驱动源,实现控制单元和执行单元一体化制造,满足了柔性复眼的一体化、轻量化需求。对比电路控制系统,数字微流控方法有更好的环境适应性和形状的可塑性,为软体机器人这一类结构—感知—驱动—执行—控制一体化设计与制造探索了一条新途径。

文章创新地提出了具有数字加法逻辑的变焦控制器和二进制寻址控制器,简化了仿生复眼的控制系统;在控制单元和执行单元具有相同的制造工艺、工作介质和驱动源,满足了仿生复眼透镜阵列系统的一体化需求;对比电路控制系统,数字微流控方法有更好的环境适应性和形状的可塑性。

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