具有软磁端效应器的磁驱动双指微手，用于微尺度的力控稳定操纵。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:19
文章英文标题
Magnetic Driven Two-Finger Micro-Hand with Soft Magnetic End-Effector for Force-Controlled Stable Manipulation in Microscale.
正文
近年来，微操作者提供了与工业和生物医学领域的微对象进行交互的能力。然而，传统机械臂在获得微尺度力反馈方面仍面临挑战。本文提出了一种具有软磁端部效应器的微牛顿力控双指微手，用于稳定抓取。在该系统中，采用自制的电磁铁作为驱动装置，实现了对微小物体的操控。有两个直径为300 μ m的软性末端执行器。一种是只由水凝胶制成的固定末端执行器，另一种是由聚二甲基硅氧烷( PDMS )和顺磁性粒子均匀混合而成的磁性末端执行器。利用原子力显微镜( AFM )探针标定软磁端效应器上的磁力。性能测试表明，磁力驱动软微手的抓取范围为0 ~ 260μm，夹持力分辨率为0.48 μ N。通过抓取不同尺寸的微球、不同速度下的运输和微球的组装，验证了磁力驱动软式微手的稳定抓取能力。提出的系统使力控操纵得以实现，我们认为它在生物和工业微操纵方面具有巨大的潜力。
文章内容（英文）
In recent years, micromanipulators have provided the ability to interact with micro-objects in industrial and biomedical fields. However, traditional manipulators still encounter challenges in gaining the force feedback at the micro-scale. In this paper, we present a micronewton force-controlled two-finger microhand with a soft magnetic end-effector for stable grasping. In this system, a homemade electromagnet was used as the driving device to execute micro-objects manipulation. There were two soft end-effectors with diameters of 300 μm. One was a fixed end-effector that was only made of hydrogel, and the other one was a magnetic end-effector that contained a uniform mixture of polydimethylsiloxane (PDMS) and paramagnetic particles. The magnetic force on the soft magnetic end-effector was calibrated using an atomic force microscopy (AFM) probe. The performance tests demonstrated that the magnetically driven soft microhand had a grasping range of 0-260 μm, which allowed a clamping force with a resolution of 0.48 μN. The stable grasping capability of the magnetically driven soft microhand was validated by grasping different sized microbeads, transport under different velocities, and assembly of microbeads. The proposed system enables force-controlled manipulation, and we believe it has great potential in biological and industrial micromanipulation.
来源出处
Journal|[J]MicromachinesVolume 12, Issue 4. 2021.
DOI
https://doi.org/10.3390/MI12040410

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