微納機器人末端執行器自動更換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微機電系統技術領域，具體的涉及一種SEM中微納機器人末端執行器自動更換裝置。
【背景技術】
[0002]納米技術是推動21世紀人類社會節能降耗、綠色環保、智能便捷和健康生活方向發展的重要科學技術。納米操作技術在納米材料的表征，由納米材料組裝搭建而成納米器件的操作、加工、裝配及測試中起著關鍵作用，目前已經成為納米技術中的關鍵技術。掃描電子顯微鏡(SEM)是用于微觀結構形態和化學成分表征檢測和分析的最通用的工具之一。因其具有實時納精度實時觀測、高潔凈，高真空度等優點，且能夠提供充足的真空室空間，可集成多種檢測裝置和定位裝置，因此基于SEM的微納操作系統實現納米對象的三維操作與裝配是納米操作領域未來的理想發展方向。
[0003]針對納米器件的三維操作與裝配，目前主要基于掃描電子顯微鏡(SEM)實時圖像的高精度納米操作機器人來完成。納米材料的尺寸介于I納米?100納米范圍之間，要對納米材料進行表征和操作則要求納米操作機器人的末端執行器為極精密的探針如AFM探針等。但是受顯微鏡觀測空間限制，納米機器人系統的精密度與靈活度不足，視覺反饋與力反饋受操作條件的限制，阻礙了納米機器人的實時控制與精確定位，操縱納米機器人對納米對象進行復雜操作時常常會造成末端執行器的損壞從而需要對末端執行器進行更換。
[0004]目前在SEM內部并沒有搭建自動的微納機器人末端執行器更換裝置，所有的更換工作只能由人工完成。而SEM工作時內部樣品室為真空環境，要對納米操作機器人的末端執行器進行更換則需要打開SEM的樣品倉，對末端執行器更換之后還需要對樣品室進行抽真空之后才能繼續進行相關實驗和操作。這種人工更換末端執行器的方式會消耗操作者大量的時間，而且由于末端執行器前端針尖尺寸極小，人眼分辨較困難，在操作過程中稍有不慎或是工作人員操作不當可能會導致末端執行器的針尖在更換過程中受到損壞而使其報廢。末端執行器一般為較精密的探針，相應的價格也較高。在更換過程中損壞探針也會造成資金和資源的損失。另外，頻繁的開關倉門也會導致掃描電鏡樣品室內的真空度降低，對納米材料的觀測和操作造成影響。
[0005]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種SEM中能自動更換的微納機器人末端執行器更換裝置，以克服上述缺陷。

【發明內容】

[0006]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種微納機器人末端執行器自動更換裝置，該裝置能夠解決人工更換末端執行器的方式效率低且操作難度大等問題。
[0007]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0008]—種微納機器人末端執行器自動更換裝置，其包括能進行三維運動的電動夾持器裝置以及旋轉定位裝置，所述旋轉定位裝置上設有末端執行器，所述電動夾持器裝置設有用以夾持末端執行器的夾持器。
[0009]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述電動夾持器裝置包括X軸微動平臺、Z軸微動平臺以及Y軸微動平臺，所述X、Y、Z軸三維微動平臺均與夾持器連接，所述Χ、γ、ζ軸三維微動平臺能實現夾持器在Χ，Υ，Ζ三個方向上的直線運動。
[0010]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述夾持器包括兩個用以從兩側夾持末端執行器的夾持臂。
[0011]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述旋轉定位裝置包括圓盤轉臺以及控制圓盤轉臺轉動的微型電動馬達。
[0012]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，在所述圓盤轉臺上設有能放置不同型號末端執行器的若干個第一卡槽。
[0013]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，若干所述第一卡槽均勻分布于圓盤轉臺遠離圓心的外邊緣。
[0014]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述末端執行器嵌入在第—槽內。
[0015]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述末端執行器裝入第一卡槽后將第一卡槽分隔形成兩個分別位于末端執行器兩側的第二卡槽。
[0016]優選的，在上述微納機器人末端執行器自動更換裝置中，所述圓盤轉臺的直徑范圍在40mm-80mm之間。
[0017]從上述技術方案可以看出，本發明實施例通過對掃描電鏡內部空間的合理利用，設計了放置末端執行器的高精度旋轉定位裝置，能在電鏡的有限空間內及高真空環境下穩定工作，既可以用于放置不同功能的末端執行器，也可以用于回收廢舊末端執行器。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019](I)掃描電鏡真空中能自動進行微納機器人末端執行器的更換；
[0020](2)用于放置和回收末端執行器的旋轉定位裝置的設計；
[0021](3)用于更換微納機器人末端執行器的微型電動夾持器的設計，該微型電動夾持器，適用于不同功能，不同型號的末端執行器，可以通過控制端實現在在掃描電鏡內自動更換微納機器人末端執行器或進行廢舊末端執行器的回收工作。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發明的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明微納機器人末端執行器自動更換裝置的立體示意圖。
[0024]圖2為圖1的俯視圖。
[0025]圖3為圖1的側視圖。
[0026]圖4為本發明微納機器人末端執行器自動更換裝置中旋轉定位裝置的示意圖。
[0027]圖5為本發明微納機器人末端執行器自動更換裝置中末端執行器的示意圖。
[0028]圖6為圖5中A部位的放大圖。
[0029]圖7為本發明微納機器人末端執行器自動更換裝置中電動夾持器裝置的示意圖。
[0030]其中:1、電動夾持器裝置；11、X軸微動平臺；12、Z軸微動平臺；13、Y軸微動平臺；14、夾持器;15、夾持臂;2、樣品臺；3、旋轉定位裝置;31、圓盤轉臺；32、末端執行器;33、微型電動馬達;34、第一卡槽;35、第二卡槽。
【具體實施方式】
[0031]本發明公開了一種微納機器人末端執行器自動更換裝置，該裝置能夠解決人工更換末端執行器的方式效率低且操作難度大等問題。
[0032]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]由于SEM樣品室內部空間較小，又因為電鏡的成像原理使得成像空間更加有限，因此要在有限的空間內實現樣品觀測的同時，能基于掃描電鏡的實時圖像反饋，在電鏡的高真空環境下完成末