仿生自复制微纳米机器人

本发明涉及微纳米机器人制造，具体而言，涉及一种仿生自复制微纳米机器人。

背景技术：

1、微纳米机器人是指尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的小型机器人，在生物传感、靶向给药、栓塞治疗、微创手术、细胞操作、污染物降解、微纳米制造等领域有着广阔的应用前景，已成为机器人、化学、生物、医学等学科的研究热点。

2、按照部件是否含有生命物质，微纳米机器人可分为生物型、非生物型和生物混合型。非生物型微纳米机器人可采用自上而下或自下而上的策略制造，生物型微纳米机器人主要采用自下而上的策略制造。自上而下的制造策略包括光刻、等离子刻蚀、激光直写、气相沉积、3d打印等；自下而上的制造策略主要为化学合成和自组装。微纳米机器人的驱动方式主要包括化学驱动、生物驱动、磁场驱动、超声场驱动、光驱动、电场驱动等。

3、相关技术中的非生物型微纳米机器人，通过光、电、磁、热等物理场敏感材料构筑，可实现传感、计算、作动等多种功能，但不能实现自复制，进而不能产生像生命那样以“生长发育”的方式实现物质形态变换的高等智能行为。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种仿生自复制微纳米机器人，该仿生自复制微纳米机器人具有能够实现非生物型微纳米机器人的自复制等优点。

2、为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种仿生自复制微纳米机器人，所述仿生自复制微纳米机器人包括多个非生命物质基本单元，每个所述非生命物质基本单元包括单元主体、第一物理作用结构、第二物理作用结构和第三物理作用结构，所述第一物理作用结构、所述第二物理作用结构和所述第三物理作用结构均设在所述单元主体上，所述第一物理作用结构适于通过第一物理作用在散落有多个所述非生命物质基本单元的液体环境中掠夺所述非生命物质基本单元以使被掠夺的多个所述非生命物质基本单元组合成所述仿生自复制微纳米机器人，所述第二物理作用结构适于通过第二物理作用使被掠夺的多个所述非生命物质基本单元组成的所述仿生自复制微纳米机器人保持组合状态，所述第三物理作用结构适于通过第三物理作用使两个所述仿生自复制微纳米机器人相互脱离。

3、根据本发明实施例的仿生自复制微纳米机器人，具有能够实现非生物型微纳米机器人的自复制等优点。

4、另外，根据本发明上述实施例的仿生自复制微纳米机器人还可以具有如下附加的技术特征：

5、根据本发明的一个实施例，所述第一物理作用为磁场力、电场力、长程范德华引力中的至少一种，所述第二物理作用为固体间弹性力、磁场力、范德华力中的至少一种，所述第三物理作用为温度场、电场或磁场中的至少一种。

6、根据本发明的一个实施例，多个所述非生命物质基本单元均为左手性或均为右手性。

7、根据本发明的一个实施例，多个所述非生命物质基本单元为旋转对称排布。

8、根据本发明的一个实施例，每个所述单元主体上还设有掠夺辅助配对凸起和掠夺辅助配对凹槽，所述掠夺辅助配对凸起适于在所述第一物理作用结构掠夺液体环境中的非生命物质基本单元时与所述掠夺辅助配对凹槽相配合。

9、根据本发明的一个实施例，多个所述非生命物质基本单元为1-4种。

10、根据本发明的一个实施例，所述单元主体包括多个材料层且分别为下材料层、中材料层和上材料层，所述第一物理作用结构为第一磁体且嵌设在所述上材料层上，所述第二物理作用结构为形成在所述单元主体边沿的榫头和卯槽，所述第三物理作用结构为热胀材料件且设在所述上材料层的上表面。

11、根据本发明的一个实施例，所述第二物理作用结构还包括第二磁体，所述第二磁体设在所述中材料层上，所述第二磁体包括榫头磁体和卯槽磁体，所述榫头磁体设在所述榫头的边沿，所述卯槽磁体设在所述卯槽的边沿，所述榫头磁体和所述卯槽磁体的磁极方向相反。

12、根据本发明的一个实施例，每个所述单元主体均为扇形，多个所述单元主体适于拼合为圆形，所述榫头包括第一榫头和第二榫头，所述卯槽包括第一卯槽和第二卯槽，所述第一榫头在所述单元主体径向上的长度大于所述第二榫头在所述单元主体径向上的长度，所述第一卯槽在所述单元主体径向上的长度大于所述第二卯槽在所述单元主体径向上的长度，所述第一榫头适于配合在所述第一卯槽内，所述第二榫头适于配合在所述第二卯槽内，所述第一榫头和所述第二卯槽设在所述单元主体的同一直线边上且所述第二榫头和所述第一卯槽设在所述单元主体的另一直线边上，所述第一磁体的长度方向均沿所述单元主体的弦向定向且磁极方向相同或所述第一磁体的长度方向均沿所述单元主体的径向定向且相邻两个所述单元主体的所述第一磁体的磁极相反。

13、根据本发明的一个实施例，多个所述非生命物质基本单元包括多个第一单元和多个第二单元，所述第一单元的所述单元主体为四边形且具有两个长度相等的长边和两个长度相等的短边，所述第二单元的所述单元主体为等腰梯形，三个所述第一单元的所述单元主体适于拼合为三角形，每个所述第一单元的所述单元主体的两个短边分别设有第一榫头和第一卯槽，所述第一榫头适于配合在所述第一卯槽内，每个所述长边和短边的连接处设有第二子卯槽，两个所述第一单元的所述单元主体拼合时两个所述第二子卯槽共同限定出第二卯槽，所述第二单元的所述单元主体的上底和下底中较短的一个上设有第二榫头，所述第二榫头适于配合在所述第二卯槽内，所述第二单元的所述单元主体的上底和下底中的较长的一个上设有第三卯槽和第三榫头，所述第三榫头适于配合在所述第三卯槽内，所述第一单元的所述第一磁体的长度方向均垂直于所述第一单元的所述单元主体的长度方向，所述第二单元的所述第一磁体沿所述第二单元的所述单元主体的长度方向定向，所述第二单元的所述第一磁体设在所述单元主体的上底和下底中较长的一个的边沿。

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，包括多个非生命物质基本单元，每个所述非生命物质基本单元包括单元主体、第一物理作用结构、第二物理作用结构和第三物理作用结构，所述第一物理作用结构、所述第二物理作用结构和所述第三物理作用结构均设在所述单元主体上，所述第一物理作用结构适于通过第一物理作用在散落有多个所述非生命物质基本单元的液体环境中掠夺所述非生命物质基本单元以使被掠夺的多个所述非生命物质基本单元组合成所述仿生自复制微纳米机器人，所述第二物理作用结构适于通过第二物理作用使被掠夺的多个所述非生命物质基本单元组成的所述仿生自复制微纳米机器人保持组合状态，所述第三物理作用结构适于通过第三物理作用使两个所述仿生自复制微纳米机器人相互脱离。

2.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，所述第一物理作用为磁场力、电场力、长程范德华引力中的至少一种，所述第二物理作用为固体间弹性力、磁场力、范德华力中的至少一种，所述第三物理作用为温度场、电场或磁场中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，多个所述非生命物质基本单元均为左手性或均为右手性。

4.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，多个所述非生命物质基本单元为旋转对称排布。

5.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，每个所述单元主体上还设有掠夺辅助配对凸起和掠夺辅助配对凹槽，所述掠夺辅助配对凸起适于在所述第一物理作用结构掠夺液体环境中的非生命物质基本单元时与所述掠夺辅助配对凹槽相配合。

6.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，多个所述非生命物质基本单元为1-4种。

7.根据权利要求1所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，所述单元主体包括多个材料层且分别为下材料层、中材料层和上材料层，所述第一物理作用结构为第一磁体且嵌设在所述上材料层上，所述第二物理作用结构为形成在所述单元主体边沿的榫头和卯槽，所述第三物理作用结构为热胀材料件且设在所述上材料层的上表面。

8.根据权利要求7所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，所述第二物理作用结构还包括第二磁体，所述第二磁体设在所述中材料层上，所述第二磁体包括榫头磁体和卯槽磁体，所述榫头磁体设在所述榫头的边沿，所述卯槽磁体设在所述卯槽的边沿，所述榫头磁体和所述卯槽磁体的磁极方向相反。

9.根据权利要求8所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，每个所述单元主体均为扇形，多个所述单元主体适于拼合为圆形，所述榫头包括第一榫头和第二榫头，所述卯槽包括第一卯槽和第二卯槽，所述第一榫头在所述单元主体径向上的长度大于所述第二榫头在所述单元主体径向上的长度，所述第一卯槽在所述单元主体径向上的长度大于所述第二卯槽在所述单元主体径向上的长度，所述第一榫头适于配合在所述第一卯槽内，所述第二榫头适于配合在所述第二卯槽内，所述第一榫头和所述第二卯槽设在所述单元主体的同一直线边上且所述第二榫头和所述第一卯槽设在所述单元主体的另一直线边上，所述第一磁体的长度方向均沿所述单元主体的弦向定向且磁极方向相同或所述第一磁体的长度方向均沿所述单元主体的径向定向且相邻两个所述单元主体的所述第一磁体的磁极相反。

10.根据权利要求8所述的仿生自复制微纳米机器人，其特征在于，多个所述非生命物质基本单元包括多个第一单元和多个第二单元，所述第一单元的所述单元主体为四边形且具有两个长度相等的长边和两个长度相等的短边，所述第二单元的所述单元主体为等腰梯形，三个所述第一单元的所述单元主体适于拼合为三角形，每个所述第一单元的所述单元主体的两个短边分别设有第一榫头和第一卯槽，所述第一榫头适于配合在所述第一卯槽内，每个所述长边和短边的连接处设有第二子卯槽，两个所述第一单元的所述单元主体拼合时两个所述第二子卯槽共同限定出第二卯槽，所述第二单元的所述单元主体的上底和下底中较短的一个上设有第二榫头，所述第二榫头适于配合在所述第二卯槽内，所述第二单元的所述单元主体的上底和下底中的较长的一个上设有第三卯槽和第三榫头，所述第三榫头适于配合在所述第三卯槽内，所述第一单元的所述第一磁体的长度方向均垂直于所述第一单元的所述单元主体的长度方向，所述第二单元的所述第一磁体沿所述第二单元的所述单元主体的长度方向定向，所述第二单元的所述第一磁体设在所述单元主体的上底和下底中较长的一个的边沿。

技术总结本发明公开了一种仿生自复制微纳米机器人，包括多个非生命物质基本单元，每个非生命物质基本单元包括单元主体、第一物理作用结构、第二物理作用结构和第三物理作用结构，第一物理作用结构适于通过第一物理作用在散落有多个非生命物质基本单元的液体环境中掠夺非生命物质基本单元，第二物理作用结构适于通过第二物理作用使被掠夺的多个非生命物质基本单元组成的仿生自复制微纳米机器人保持组合状态，第三物理作用结构适于通过第三物理作用使两个仿生自复制微纳米机器人相互脱离。根据本发明实施例的仿生自复制微纳米机器人具有能够实现非生物型微纳米机器人的自复制等优点。技术研发人员：李爽,冯西桥受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15