基于微流控數(shù)字邏輯的設計方法

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，廈門大學機電工程系孫道恒教授課題組在流體—彈性體透鏡陣列的數(shù)字微流控方法研究方面取得重要進展，相關成果被《Nature》（自然）出版集團旗下的《Microsystems & Nanoengineering》（微系統(tǒng)與納米工程）收錄并在線發(fā)表。

為了解決目前以流體彈性體透鏡為單元的仿生復眼透鏡陣列結構面臨的變焦及選址系統(tǒng)復雜、體積及重量高等問題，孫道恒教授課題組基于流體等效電路原理，采用微流控數(shù)字邏輯設計方法，提出了嵌有微流控變焦單元、尋址單元的柔性透鏡陣列系統(tǒng)。通過一個二進制加法器輸出兩位二進制信號，以該信號為輸入，構建具有三階流阻的調(diào)壓芯片，實現(xiàn)透鏡焦距隨著輸入信號的多階調(diào)節(jié)；通過譯碼器系統(tǒng)建立了多個透鏡的尋址控制邏輯，實現(xiàn)從六邊形透鏡陣列中選擇一個典型的透鏡；最后將集成變焦、尋址功能的微流控芯片柔性連接到薄膜透鏡陣列系統(tǒng)中，實驗表明系統(tǒng)工作良好。變焦、尋址控制系統(tǒng)與薄膜透鏡陣列具有相同的制造工藝、工作介質(zhì)和驅(qū)動源，實現(xiàn)控制單元和執(zhí)行單元一體化制造，滿足了柔性復眼的一體化、輕量化需求。對比電路控制系統(tǒng)，數(shù)字微流控方法有更好的環(huán)境適應性和形狀的可塑性，為軟體機器人這一類結構—感知—驅(qū)動—執(zhí)行—控制一體化設計與制造探索了一條新途徑。

文章創(chuàng)新地提出了具有數(shù)字加法邏輯的變焦控制器和二進制尋址控制器，簡化了仿生復眼的控制系統(tǒng)；在控制單元和執(zhí)行單元具有相同的制造工藝、工作介質(zhì)和驅(qū)動源，滿足了仿生復眼透鏡陣列系統(tǒng)的一體化需求；對比電路控制系統(tǒng)，數(shù)字微流控方法有更好的環(huán)境適應性和形狀的可塑性。
責任編輯:pj