自传感驱动模块及其组合功能体

1.本发明涉及驱动器和传感器技术领域，具体地，涉及一种自传感驱动模块及其组合功能体。


背景技术：

2.随着超精密加工技术的发展，机械零部件的尺寸精度和加工一致性得到进一步的提高，这也使得精密装配成为提升微小器件或产品质量的关键所在。微装配技术，是指具有微米级尺寸或者具有亚微米级装配公差的零件装配，其操作精细化程度已经远远超出了人类的操作极限，达到亚微米，甚至纳米级，因此也对执行机构提出了多尺度、小型化和易于控制的性能需求。而现有的微纳操作执行系统由于驱动器结构复杂、外置传感器结构冗余等原因，有着无法克服的行程不足、工作稳定性差等问题。
3.自传感驱动执行器，将驱动功能与传感器件集成在一起，为高精度、小型化和智能化的微小操作场景提供了新的解决方案。但是目前已有的专利，例如专利文献cn109495009b提出了一种基于磁致伸缩材料的自传感驱动器，由于受限于传统的电磁线圈的驱动方式，限制了执行系统进一步的小型化和功能集成。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自传感驱动模块及其组合功能体。
5.根据本发明提供的一种自传感驱动模块，包括：
6.贴附导体，施加驱动电信号时能够产生激励磁场；
7.执行体，连接所述贴附导体，在所述激励磁场的作用下输出力和/或位移进而作用于所述贴附导体上使得所述贴附导体产生变化的感应电信号。
8.优选地，还包括外置传感器，所述执行体在所述激励磁场的作用下输出力和/或位移作用于外置传感器使得感应电信号通过外置传感器获得。
9.优选地，所述贴附导体以单层或多层的结构形式包覆在所述执行体的外部且每相邻的两层贴附导体被电绝缘层完全隔开或者通过所述电绝缘层隔开且通过电绝缘层上设置的缺口形成闭合回路。
10.优选地，所述贴附导体通过物理涂覆、溅射、3d打印、膜粘接或化学电解附着在执行体的表面。
11.优选地，所述贴附导体包括驱动贴附导体以及传感贴附导体，其中，所述驱动贴附导体和传感贴附导体以如下任一种结构布置：
12.驱动贴附导体和传感贴附导体从内到外依次包覆在所述执行体的外部且之间通过电绝缘层隔开；
13.驱动贴附导体和传感贴附导体沿执行体的长度方向或宽度方向依次布置并通过电绝缘层隔开；
14.执行体的外部一部分被驱动贴附导体包覆、另一部分被传感贴附导体包覆且驱动贴附导体和传感贴附导体之间通过电绝缘层隔开；
15.所述贴附导体包括多条贴附导体环带，每条所述贴附导体环带涂覆有电绝缘层并独立地环绕所述执行体且形成回路，多条所述贴附导体环带中的一部分作为驱动贴附导体，另一部分作为传感贴附导体。
16.优选地，多个所述贴附导体环带交叉布置形成贴附导体环带网，所述贴附导体环带网能够在执行体内部产生任意方向的驱动磁场，使执行体产生相应方向的位移和力。
17.优选地，所述执行体为具有驱动和传感双重功能的材料体。
18.优选地，所述执行体被配置为具有一个或多个基本单元使得所述执行体能够通过一个基本单元或者通过多个基本单元连接组合成设定的形状以匹配执行体的应用场景。
19.根据本发明提供的一种基于自传感驱动模块的组合功能体，包括多个具有完全相同、部分相同或完全不同构形和/或尺寸的所述自传感驱动模块,其中，每相邻的两个自传感驱动模块之间均设置有电绝缘层。
20.优选地，多个所述自传感驱动模块之间通过物理粘接或力吸附连接为一体。
21.优选地，多个所述自传感驱动模块以有序或无序的结构组合形式形成的组合功能体通过施加完全相同、部分相同或完全不同的电信号进而能够使得所述组合功能体呈现匹配所述电信号的有序或无序的外形形变进而实现设定功能。
22.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
23.1、本发明基于单体结构实现驱动和传感的双重功能，避免了因为外置传感器所引起的结构冗余，由于驱动部件和传感部件的一致性，降低了由于装配关系和基准不同所带来的误差，提高了系统的执行稳定性。
24.2、本发明利用物理涂覆、溅射、3d打印、膜粘接或化学电解，将驱动和传感贴附导体与执行体直接连接，避免了常见机构由于外置线圈或其他驱动装置所引起的复杂结构，同时由于贴附导体布局的灵活性，可以提供空间中任意方向的驱动磁场，适应多种驱动基体材料形状的执行体。
25.3、本发明通过单独模块的任意组合，所形成的功能体能够克服常规磁致伸缩驱动器高频工作时存在的涡流损耗问题；各个模块具有单独的贴附导体提供磁场，保证功能体内部磁场分布的均匀性；并且可以实现空间中多尺度的驱动模式，以适应未来各类极端工作场景的任意需求。
26.4、本发明中的组合功能体能够将施加的电信号的不同对应于执行体不同的形变，实现了数字信号与物理外形形变的对应关联，能够实现物理外形的精密复杂外部形变，实现了不同复杂外形的变化和特殊功能的实现。
附图说明
27.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
28.图1为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体装配的常规形式示意图；
29.图2为本发明自传感驱动模块实施例2结构示意图；
30.图3为本发明自传感驱动模块实施例3结构示意图；
31.图4为本发明自传感驱动模块实施例4结构示意图；
32.图5为本发明自传感驱动模块实施例5结构示意图；
33.图6为本发明自传感驱动模块实施例6结构示意图；
34.图7为本发明自传感驱动模块实施例7的单一丝状贴附导体安装示意图；
35.图8为本发明自传感驱动模块实施例7的丝状贴附导体网安装示意图；
36.图9为本发明自传感驱动模块组合功能体采用相同模块的实施例10结构示意图；
37.图10为本发明自传感驱动模块组合功能体采用不同模块的实施例10结构示意图；
38.图11为本发明自传感驱动模块组合功能体实施例11结构示意图；
39.图12为本发明自传感驱动模块组合功能体实施例12结构示意图；
40.图13为本发明自传感驱动模块组合功能体实施例13结构示意图；
41.图14为本发明自传感驱动模块组合功能体实施例14结构示意图；
42.图15为本发明自传感驱动模块组合功能体实施例15结构示意图。
43.图16为本发明自传感驱动模块实施例1结构示意图；
44.图17为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体磁场仿真分析图的示例1；
45.图18为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体磁场仿真分析图的示例2；
46.图19为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体装配的特殊形式1示意图；
47.图20为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体装配的特殊形式2示意图；
48.图21为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体装配的特殊形式3示意图；
49.图22为本发明自传感驱动模块实施例1贴附导体装配的特殊形式4示意图；
50.图23为本发明自传感驱动模块实施例8的结构示意图；
51.图24为本发明自传感驱动模块实施例9的结构示意图。
52.图中示出：
53.自传感驱动模块0
54.执行体1
55.贴附导体2
56.驱动贴附导体21
57.传感贴附导体22
58.贴附导体环带23
59.贴附导体环带网24
60.互感电极25
61.电绝缘层3
62.缺口31
63.外置传感器4
64.上位机5
65.磁场发生器6
具体实施方式
66.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
67.基础实施例：
68.本发明提供了一种自传感驱动模块，包括执行体1以及贴附导体2，贴附导体2施加驱动电信号时能够产生激励磁场，执行体1连接贴附导体2并能够在激励磁场的作用下输出力和/或位移进而作用于贴附导体2上使得贴附导体2上产生变化的感应电信号。本发明基于单体结构实现驱动和传感的双重功能，结构更简单，由于驱动部件和传感部件的一致性，降低了由于装配关系和基准不同所带来的误差，提高了系统执行的稳定性。
69.在实际应用中，本发明也可以设置外置传感器4，执行体1在激励磁场的作用下输出力和/或位移作用于外置传感器4使得感应电信号通过外置传感器4获得，具体使用时可根据具体的应用场景灵活选择。
70.贴附导体2以单层或多层的结构形式包覆在执行体1的外部且每相邻的两层被电绝缘层3完全隔开或者通过电绝缘层3隔开且通过电绝缘层3上设置的缺口31形成闭合回路，缺口31使得被电绝缘层3隔开的两个贴附导体2能够连通形成闭合回路，形成一个完整的环形电流进而产生对执行体1产生轴向磁场。
71.进一步地，对于两层贴附导体2被电绝缘层3完全隔开的结构，内部的一层贴附导体2加交流电时能够产生感生电流进而产生感生磁场，感生磁场激励内部的执行体1产生力和/或位移。
72.在实际应用中，贴附导体2可通过物理涂覆、溅射、3d打印、膜粘接或化学电解等方式附着在执行体1的表面，膜粘接即在执行体1表面粘接一层膜，且单层具有一定厚度的导电介质，使用的材料包括但不限于银、铜等电的良导体，贴附导体2的横截面可采用多种形状，例如方形、圆形、正多边形、菱形等。
73.需要说明的是，执行体1与贴附导体2之间也需要通过电绝缘层3进行隔离以保证贴附导体2通电不会与执行体1连通。
74.具体地，贴附导体2包括驱动贴附导体21以及传感贴附导体22，其中，驱动贴附导体21和传感贴附导体22可采用多种结构布置，例如，驱动贴附导体21和传感贴附导体22从内到外依次包覆在执行体1的外部且之间通过电绝缘层3隔开；再例如，驱动贴附导体21和传感贴附导体22沿执行体1的长度方向或宽度方向依次布置并通过电绝缘层3隔开；还例如，执行体1的外部一部分被驱动贴附导体21包覆、另一部分被传感贴附导体22包覆且驱动贴附导体21和传感贴附导体22之间通过电绝缘层3隔开；又例如，贴附导体2包括多条贴附导体环带23，每条贴附导体环带23涂覆有电绝缘层3并独立地环绕执行体1且形成回路，多条贴附导体环带23中的一部分作为驱动贴附导体21，另一部分作为传感贴附导体22。
75.多个贴附导体环带23交叉布置形成贴附导体环带网24，贴附导体环带网24能够在执行体1内部产生任意方向的驱动磁场，使执行体1产生相应方向的位移和/或力。
76.具体地，执行体1被配置为具有一个或多个基本单元使得执行体1能够通过一个基本单元或者通过多个基本单元连接组合成设定的形状以匹配执行体1的应用场景，也就是说，执行体1是以基本单元为最小单位根据实际的应用场景进行设计，执行体1可为螺旋状、z字形折叠状、空间连杆机构、复杂异形结构等。
77.本发明还提供了一种基于自传感驱动模块的组合功能体，包括多个具有完全相
同、部分相同或完全不同构形和/或尺寸的自传感驱动模块,其中，每相邻的两个自传感驱动模块之间均设置有电绝缘层3，多个自传感驱动模块可以沿横向或纵向的直线形并列排布，多个自传感驱动模块也可以沿任意两个方向排列组合形成一个平面。
78.需要说明的是，执行体1是具有驱动和传感双重功能的材料体，即在外部电或磁激励下产生输出应力或变形，且在外部能量输入作用下产生电或磁信号的材料，例如磁致伸缩材料，执行体1是横截面为圆形、矩形或多边形的结构体，或者是其他任意具有空间立体构型的结构体。
79.当电压或者电流信号通入的驱动贴附导体21时，执行体1在由驱动贴附导体21形成的空间闭合磁场作用下发生形变，输出位移和力；由于执行体1具有的双重特性，当执行体1发生变化时其内部磁场也会发生改变，传感贴附导体22会由于电磁感应效应提取到相应的传感信号；当在驱动贴附导体21的作用下执行体1的状态改变时，传感信号也会发生变化，通过检测传感信号的变化实现对执行体1输出位移和力的检测。
80.多个自传感驱动模块之间可以通过物理粘接或力吸附连接为一体，例如磁力吸附等，具体地，多个自传感驱动模块可以以有序或无序的结构组合形式形成的组合功能体通过施加完全相同、部分相同或完全不同的电信号进而能够使得组合功能体呈现匹配电信号的有序或无序的外形形变进而实现设定功能，因此，本发明能够将数字信号和物理形变相对应起来，通过数字信号的变化对应执行体1外形的变化进而变现在组合功能体整体外形的变化，实现特定功能。
81.实施例1：
82.贴附导体2在执行体1表面的装配方式示意如图1所示，贴附导体2在执行体1表面完整环绕两层或者更多层，图中以两层示例。贴附导体2在执行体1的周围形成完全闭合的回路，在贴附导体2的层与层之间存在电绝缘层3以避免短路，在贴附导体2的两端牵引出导线，用于输入驱动信号或者提取传感信号。
83.为了体现本发明所提出的贴附导体2作为电磁场输入源的优势，基于有限元软件comsol的电磁计算模块对本发明所提出的贴附导体2进行仿真分析。贴附导体2的一种常规截面形式是正多边形，仿真分析结果如图17所示，图17中的左图为贴附导体2在空间中的几何模型，图17中的右图为贴附导体2在通入电流时中心位置的空间磁场分布。贴附导体2的另一种常规截面形式是圆形，仿真分析结果如图18所示，图18中的左图为贴附导体2在空间中的几何模型，图18中的右图为贴附导体2在通入电流时中心位置的空间磁场分布。可以发现，本发明所提出的贴附导体形式，能够在贴附导体2内部提供稳定、均匀且垂直于截面法线的空间磁场。利用这一特性，贴附导体2能够大大拓宽现有装置的使用前景。
84.当执行体1使用的是易于加工的具有双重特性材料时，例如galfenol合金，执行体1的形式可以是多种多样，结合本发明的贴附导体2装配形式，所提出的执行体1能够有更多样的应用场景。为了进一步地说明本发明所提出的贴附导体装配方式的优势，列举了在多种可能的执行体1结构中贴附导体2的装配形式及工作模式。
85.图19中执行体1是类似于弹簧的螺旋状结构，贴附导体2覆盖在执行体1表面。结合图17、图18的仿真分析结果，贴附导体2能够为执行体1的各个位置提供沿该位置执行体1轴向的磁场，使执行体1实现智能弹簧的功能。且此时执行体1既可以用于被动隔振，也可以作为主动隔振的驱动装置。
86.图20中执行体1是一种“z”字形折叠状结构，贴附导体2覆盖在执行体1表面，为执行体1的各个位置提供沿中心轴线的磁场，这种形式的执行体1能够放大整体的输出位移和力，且占用更小的空间。
87.图21中执行体1的形状类似于空间连杆机构，贴附导体完整覆盖执行体1的各个位置，利用本发明所提出的贴附导体装配方式，可在单一驱动电流输入的作用下输出变形，由于对称的空间几何结构，此刻执行体1的空间稳定性更高，并且能在特定位置输出放大后的位移和力。
88.图22中执行体1是空间异性结构，贴附导体2完整覆盖在执行体1表面，执行体1可以进一步地与其他机构进行组合。
89.为了方便理解和说明，本发明中的执行体1的结构仍以常规矩形为例进行说明。
90.如图16所示，驱动贴附导体21和传感贴附导体22在执行体1表面上下排布，在贴附导体间存在电绝缘层3以避免短路和信号干扰；驱动贴附导体21两端各自连接两根导线，一端用于通入驱动电流，一端接地；传感贴附导体22两端分别连接两根导线，用于实时提取传感电压信号。
91.给驱动贴附导体21通入驱动电流i，由于贴附导体形成的闭合回路，会在执行体1周围形成闭合的磁场，驱动执行体1发生形变，输出位移和力；与此同时，由于执行体1具有双重效应，执行体1内部的磁场分布也发生变化，传感贴附导体22提取到的感应信号vs也会发生相应改变，通过测量vs的前后变化检测执行体1输出的位移和力。
92.实施例2：
93.本实施例为实施例1的一个变化例。
94.如图2所示，贴附导体2在执行体1表面仅环绕并覆盖一层，并在中间留有微小缝隙以避免电路短路。驱动贴附导体21和传感贴附导体22在执行体1表面上下布局，驱动贴附导体21一端连接电流源，一端接地，由于贴附导体2在空间中完整环绕执行体1，通入驱动电流i后在执行体1内形成闭合磁场使执行体1输出位移和力；传感贴附导体22两端各连接两根导线提取传感信号vs，通过测量vs的前后变化检测执行体1输出的位移和力。
95.此实施例的优点为贴附导体仅装配一层，简化了加工工艺。
96.实施例3：
97.本实施例为实施例1的第二个变化例。
98.如图3所示，驱动贴附导体21包裹在传感贴附导体22的外侧，贴附导体各自形成闭合回路，且在贴附导体间存在物理或化学的电绝缘层3以避免短路。驱动贴附导体21两端连接两根导线，一端通入驱动电流i，一端接地，执行体1在驱动贴附导体21形成的闭合磁场的作用下变形，输出位移和力；传感贴附导体22两端分别连接两根导线，用于实时提取传感电压信号vs，通过测量vs的前后变化检测执行体1输出的位移和力。
99.实施例4：
100.本实施例为实施例1的第三个变化例。
101.如图4所示，驱动贴附导体21单层环绕并覆盖在执行体1表面，传感贴附导体22嵌套在驱动贴附导体21内部，驱动贴附导体21和传感贴附导体22各自环绕执行体1且形成回路，在驱动和传感贴附导体间存在物理或化学的电绝缘层3以避免短路。
102.驱动贴附导体21的两端连接两根导线，一端通入驱动电流i，一端接地，执行体1在
驱动贴附导体21形成的闭合磁场的作用下变形，输出位移和力；传感贴附导体22两端分别连接两根导线，用于实时提取传感电压信号vs，通过测量vs的前后变化检测执行体1输出的位移和力。
103.实施例5：
104.本实施例为实施例1的第四个变化例。
105.如图5所示，贴附导体2兼具驱动和传感两种功能，在驱动信号输入端同时搭建信号提取电路以提取传感信号。在贴附导体2的两端，首先各连接两根导线，一端通入驱动电流i，一端接地；除此之外，在这两根导线上分布并联两根导线，作为信号提取电路实时检测传感电压信号vs。在驱动电流i的作用下，执行体1内部形成闭合磁场，使执行体1输出位移和力，并通过实时测量vs的前后变化检测执行体1输出的位移和力。
106.需要说明的是，此处使用的贴附导体装配方式包括上述实例中的所有方式。
107.本实施例的优点在于降低了贴附导体装配工艺的复杂性，使驱动模块的结构更紧凑。
108.实施例6：
109.本实施例为实施例1的第五个变化例。
110.如图6所示，执行体1可与其他可将位移或力信号转化为电信号的外置传感器4组合使用，具体形式包括但不限于压电元件、霍尔元件等；驱动贴附导体21通过物理涂覆、溅射或化学电解等方式附着在执行体1表面并形成闭合回路，执行体1在驱动贴附导体21的作用下输出位移、力；外置传感器4安装在执行体1端部，受到执行体1作用的位移或力后产生相应的传感信号。
111.当电流通入驱动贴附导体21时，执行体1在由驱动电流i形成的磁场作用下发生形变，输出位移和力；由于执行体1撞击外置传感器4，外置传感器4会受到相对应的力信号，引起输出电压或电流信号的改变，通过外置传感器4的信号变化实现对执行体1输出位移和力的检测。
112.实施例7：
113.本实施例为实施例1的第五个变化例。
114.本实施例提供了一种自传感驱动模块，包括执行体1和贴附导体2，贴附导体2包括若干条贴附导体环带23，如图7所示，贴附导体环带23单条独立地环绕执行体1并形成回路，其轴线可朝向空间中的任意方向，当贴附导体2通入驱动电流i，可在贴附导体环带23的法线方向产生磁场h，在h的作用下，执行体1会产生相应方向的位移和力。
115.如图8所示，若干条贴附导体环带23缠绕并覆盖执行体1形成贴附导体环带网24，通过物理涂覆、溅射或者化学电解的方式附着在执行体1表面，在每条贴附导体环带23表面涂覆电绝缘层3以避免短路；每条贴附导体环带23配有相应的电路，通过上位机5的程序控制，贴附导体环带网24可以在执行体1内部产生任意方向的驱动磁场，使执行体1产生相应方向的位移和力。
116.若干条贴附导体环带23中，其中一部分作为驱动贴附导体21，可以任意选择另一部分作为传感贴附导体22，传感贴附导体22的轴线方向可以是与执行体1轴线相重合或不重合，通过传感贴附导体22实时测量传感信号vs的变化，进而检测执行体1任意方向的位移和力的变化。
117.实施例8：
118.本实施例为实施例1的第六个变化例。
119.如图23所示，执行体1表面包裹一层完全闭合的贴附导体2，贴附导体2外部缠绕若干层贴附导体2，在贴附导体2与贴附导体2之间涂覆有电绝缘层3。在贴附导体2内通入驱动电流，由于互感效应，在贴附导体2内会产生与驱动电流同步变化的感应电动势，既可以作为驱动信号的补充，提升执行体1的输出性能，也可以作为传感信号，实时提取执行体1的输出状态。
120.进一步地，贴附导体2也可以作为驱动和传感电极同时使用，提取到的传感信号，可以与互感电极提取到的感应电动势相互比照，提升执行体1的控制精度。
121.实施例9：
122.本实施例为实施例1的第七个变化例。
123.本实施例中，执行体1外层包裹若干层贴附导体2，以两层作为示意，如图24所示，在两层贴附导体2之间有电绝缘层3避免电路短路。在执行体1的外部放置有磁场发生器6，磁场发生器6既可以是由交变电流产生的电磁场，也可以是由永磁体移动引起的变化的磁场。
124.执行体1在磁场发生器6的作用下发生形变，输出位移和力，由于互感效应，贴附导体2会产生与磁场同步变化的感生电动势，提取感生电动势作为传感信号，实时提取执行体1的输出状态。
125.本发明还提供一种基于自传感驱动模块的组合功能体，由上述的自传感驱动模块中的任意一个或多个组合而成，其中使用的自传感驱动模块可能是同一种，也可能是多个不同样式的组合。
126.组合功能体的各个模块间通过物理粘接，或者通过永磁体吸附连接成一个整体，各个模块的贴附导体2之间存在物理或化学的电绝缘层3以避免短路。
127.实施例10：
128.如图9所示，组合功能体外观形状为圆柱形，由若干个具有相同尺寸的自传感驱动模块组成，或者如图10所示，由若干个不同尺寸呈薄片状的自传感驱动模块组成。
129.组合功能体的每个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
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，in，并输出传感信号v
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。各个模块的驱动贴附导体21能够在组合功能体内部形成复合磁场，该复合磁场的方向可以是空间中的任意方向，执行体1能够在复合磁场激励方向进行高低频运动，并在上位机5的编程操作下组合输出位移和力。
130.本实例的优势在于组合功能体由多组单独模块组成，避免了常规磁致伸缩驱动器在高频驱动场景容易出现的涡流损耗问题，且由于各个模块具有独立的驱动贴附导体21和传感贴附导体22，模块内部的磁场分布均匀，进而保证了整个组合功能体的磁场分布均匀，输出位移和力的控制精度得到进一步的保证。
131.实施例11：
132.本实施例为实施例8的一个变化例。
133.如图11所示，组合功能体由若干个自传感驱动模块沿同一轴线线性堆叠而成，外观形状呈竖线形。组合功能体的每个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
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，in，并输出传感信号v
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。若干个自传感驱动模块能够在组合功能体内部
形成复合磁场，可以在上位机5编程操作下，同步输出沿复合磁场激励方向作用的位移和力，也可以输出沿该方向呈波动形式的位移和力。
134.本实例的优势在于放大了单独模块输出能力。
135.实施例12：
136.本实施例为实施例8的第二个变化例。
137.如图12所示，组合功能体由若干个自传感驱动模块沿横向或纵向并列排布而成，外观形状呈现直线形。组合功能体的每个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
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，in，并输出传感信号v
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。若干个自传感驱动模块能够在功能体内部形成复合磁场。各个模块可按各自的磁场激励方向运动，在上位机5编程操作下，各个模块可以组合式地同步输出按复合磁场激励方向作用的位移和力，也可以按照依次顺序和方向输出呈波动形式的位移和力。
138.此实例可以用于微纳尺度的物体搬运，或者作为独立的机器人执行任务。
139.实施例13：
140.本实施例为实施例8的第三个变化例。
141.如图13所示，组合功能体由若干个自传感驱动模块沿空间中任意两个方向排列组合，形成一个平面。组合功能体的每个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
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，并输出传感信号v
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。若干个自传感驱动模块可按自身驱动磁场的激励方向运动，在上位机5编程操作下，通过若干个自传感驱动模块的累积作用，组合功能体能够沿复合磁场激励方向运动，所输出的可以是平面平动的或转动的周部或整体的位移和力。
142.此实例可以作为微纳尺度的操作平台执行特定的任务。
143.实施例14：
144.本实施例为实施例8的第四个变化例。
145.如图14所示，组合功能体的每个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
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，并输出传感信号v
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，
……vsn
。若干个自传感驱动模块可按自身驱动磁场的激励方向运动，在上位机5编程操作下，通过若干个自传感驱动模块的累积作用，组合功能体能够在6个平面沿复合磁场激励方向运动，所输出的可以是沿空间立体的平动或转动的局部的或整体的位移和力。
146.此实例可作为机器人移动并执行特定任务。
147.实施例15：
148.本实施例为实施例8的第五个变化例。
149.如图15所示，组合功能体由若干个自传感驱动模块在空间中组合形成球体，球面的各个位置均可放置模块，各个模块具有独立的驱动和传感电路，能够输入驱动电流i1，
……
，im，
……in
，并输出传感信号v
s1
，
……
，v
sm
，
……vsn
。若干个自传感驱动模块可按自身驱动磁场的激励方向运动，在上位机5编程操作下，在球体的表面任意位置按既定程序输出位移和力。
150.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
151.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。