CN114888773B - 一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，涉及微机器人控制领域，包括电源模块以及依次相连的计算机、电流驱动控制模块、微线带磁场线圈和采样调理模块，采样调理模块连接电流驱动控制模块形成闭环系统；电源模块连接电流驱动控制模块用于供电；电流驱动控制模块用于基于计算机输出的选址信号为微线带磁场线圈提供动态电流、激活目标微线带；微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微纳机器人；采样调理模块用于采集微线带磁场线圈的电流信息。基于上述闭环系统，通过分析设计不同的电流驱动模态，实现了单个及多个微纳机器人在微线带磁场线圈的各个区域的运动。

Description

一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统

技术领域

本发明涉及微机器人控制领域，尤其是一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统。

背景技术

微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别（几纳米至几百微米）的小型机器人，相对于传统的大型机器人来讲，微纳机器人的应用场景更为广泛，如靶向治疗、细胞操作、微创手术等。而设计一个可行的微机器人操作系统的主要挑战之一就是设计一个稳定可靠的驱动控制系统。驱动系统通常是由静电、热、光学、生物和电磁方法组成的，其中，电磁驱动技术的应用最为广泛。同时，与该系统共同使用的微型机器人多是由永久磁性、铁磁性或顺磁性材料制成的，这些材料可响应外部电磁线圈产生的磁场。

微机器人的驱动实质上就是微机器人利用磁场对其产生的磁力进行运动。磁场的产生又与线圈结构息息相关，因此，设计一种基于新型线圈结构的电流驱动控制系统成为了当前微机器人领域的研究热点。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，本发明的技术方案如下：

一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，包括电源模块以及依次相连的计算机、电流驱动控制模块、微线带磁场线圈和采样调理模块，采样调理模块连接电流驱动控制模块形成闭环系统；电源模块连接电流驱动控制模块用于供电；电流驱动控制模块用于基于计算机输出的选址信号为微线带磁场线圈提供动态电流、激活目标微线带；微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微纳机器人；采样调理模块用于采集微线带磁场线圈的电流信息。

其进一步的技术方案为，微线带磁场线圈包括一组微线带阵列，两层微线带阵列正交排布，每层微线带阵列中的微线带相互平行，每根微线带均与电流驱动控制模块相连。

其进一步的技术方案为，电流驱动控制模块包括连接上层微线带阵列的开关集成电路和连接下层微线带阵列的开关集成电路，两个开关集成电路与计算机和电源模块连接；电源模块用于给开关集成电路提供直流电源，计算机用于根据微纳机器人在微线带磁场线圈的目标位置生成相应的微线带的选址信号，开关集成电路根据选址信号激活上下层微线带阵列中相应位置的目标微线带，产生吸引磁体的局部磁力。

其进一步的技术方案为，微线带磁场线圈包括四组微线带阵列和一组正交的长微线带，长微线带与电流驱动控制模块相连，每组微线带阵列分别位于两根长微线带划分成的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，定义第一区域和第二区域之间的是第五区域，第二区域和第四区域之间的是第六区域，第三区域和第四区域之间的是第七区域，第一区域和第三区域之间的是第八区域；

在上层相邻微线带及与其正交的下层相邻微线带视觉交叉围成的位置中，当开关集成电路控制相互平行的微线带中的电流方向相反、大小相同时，微纳机器人在该位置处于平衡状态。

其进一步的技术方案为，单个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态一实现水平和垂直四个方向的运动，电流驱动模态一基于控制电流驱动控制模块实现，包括：微纳机器人在起始位置处于平衡状态，根据设定运动方向，将起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带的电流方向不变；在微纳机器人受驱动力移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对边的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态。

其进一步的技术方案为，单个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态二实现水平或垂直两个方向的跨区域运动，电流驱动模态二基于控制电流驱动控制模块实现，包括：微纳机器人在距离任一区域的长微线带最近的边沿位置处于平衡状态，根据设定运动方向，将边沿位置中与长微线带平行的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带的电流方向不变，并将长微线带和另一相对边沿位置中与长微线带平行相邻的微线带中通入与改向微线带同向的电流，且将另一相对边沿位置中与运动方向平行的另一组微线带中通入方向相反的电流；在微纳机器人受驱动力跨越该区域到达另一相对边沿位置时，切断边沿位置和该区域中的电流，将另一相对边沿位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，使微纳机器人在另一相对边沿位置处于平衡状态。

其进一步的技术方案为，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态三实现沿水平方向的同向或反向运动，其中，两个微纳机器人水平分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；

电流驱动模态三基于控制电流驱动控制模块实现，包括：两个微纳机器人分别在起始位置处于平衡状态，对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组公用的微线带的电流方向不变；在微纳机器人受驱动力各自移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对边的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态。

其进一步的技术方案为，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态四实现沿垂直方向的同向运动，其中，两个微纳机器人水平分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；

电流驱动模态四基于控制电流驱动控制模块实现，包括：两个微纳机器人分别在起始位置处于平衡状态，对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将起始位置中与运动方向垂直的相应公用微线带的电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，每个起始位置的另一组微线带的电流方向不变；在微纳机器人受驱动力各自移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的公用微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对公用边的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态。

其进一步的技术方案为，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态五实现沿垂直方向的同向或反向运动，其中，两个微纳机器人垂直分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；电流驱动模态五基于控制电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态五的实现方式与电流驱动模态三相同；

至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态六实现沿水平方向的同向运动，其中，两个微纳机器人垂直分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；电流驱动模态六基于控制电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态六的实现方式与电流驱动模态四相同。

其进一步的技术方案为，至少两个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态七实现同向运动，其中，在第五和第七区域中，两个微纳机器人垂直分布且水平运动，在第六和第八区域中，两个微纳机器人水平分布且垂直运动，两个微纳机器人的间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；电流驱动模态七基于控制电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态七的实现方式与电流驱动模态二相同。

本发明的有益技术效果是：

通过计算机、电源模块、电流驱动控制模块、微线带磁场线圈和采样调理模块形成的闭环控制系统，通过分析设计不同的电流驱动模态，实现了单个及多个微纳机器人在微线带磁场线圈的各个区域的运动。

附图说明

图1是本申请提供的电流驱动控制系统的原理图。

图2是本申请提供的微线带磁场线圈的结构示意图。

图3是本申请提供的电流驱动控制模块的示意图。

图4是本申请提供的微纳机器人处于平衡状态的示意图。

图5是本申请提供的微纳机器人在第一区域中四个方向运动的示意图。

图6是本申请提供的单个微纳机器人在第一区域中的一种平衡状态下右移时的电流驱动模态一的示意图。

图7是本申请提供的单个微纳机器人在第一区域中的另一种平衡状态下右移时的电流驱动模态一的示意图。

图8是本申请提供的单个微纳机器人在一种平衡状态下跨区域运动时的电流驱动模态二的示意图。

图9是本申请提供的单个微纳机器人在另一种平衡状态下跨区域运动时的电流驱动模态二的示意图。

图10是本申请提供的两个微纳机器人在第一区域中水平分布且沿水平方向反向运动时的电流驱动模态三的示意图。

图11是本申请提供的两个微纳机器人在第一区域中水平分布且沿垂直方向同向运动时的电流驱动模态四的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请提供了一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，如图1所示，包括电源模块以及依次相连的计算机、电流驱动控制模块、微线带磁场线圈和采样调理模块，采样调理模块连接电流驱动控制模块形成闭环系统。电源模块连接电流驱动控制模块用于供电。电流驱动控制模块用于基于计算机输出的选址信号为微线带磁场线圈提供动态电流、激活目标微线带。微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微纳机器人。采样调理模块基于采样电阻实现，用于采集微线带磁场线圈的电流信息。

如图2所示，本申请的微线带磁场线圈集成在PCB板中，PCB板设有两层，每一层PCB板上设计有分布均匀且相互平行的微线带阵列，且这两层PCB板上的微线带阵列之间以正交的方式分布，构成一组微线带阵列，每根微线带均与电流驱动控制模块相连。在本例中，设上层微线带阵列以行排布（i1、i2……i16），下层微线带阵列以列排布（j1、j2……j16）。

可选的，每层PCB板的尺寸为10mm×10mm，每层微线带阵列的两条相邻微线带中心之间的间距设置为400μm，每条微线带的宽度设置为150μm，这种间距要求微机器人的最小尺寸被控制在250μm，本例中选取250μm立方体钕磁体作为微纳机器人。

如图3所示，电流驱动控制模块包括连接上层微线带阵列的开关集成电路和连接下层微线带阵列的开关集成电路，两个开关集成电路与计算机和电源模块连接。具体的，开关集成电路通过串行外围接口线与Arduino Nano开发板连接，开发板通过串口通信与计算机进行通讯。其中，电源模块用于给开关集成电路提供直流电源，总电流为预定通入电流值乘以激活的微线带数量。计算机用于根据微纳机器人在微线带磁场线圈的目标位置生成相应的微线带的选址信号，即将在计算机的用户界面上预先编程好的目标位置，通过单片机翻译成SPI命令，然后传输到开关集成电路中，开关集成电路根据选址信号激活上下层微线带阵列中相应位置的目标微线带，产生吸引磁体的局部磁力，以控制单个或多个微纳机器人的运动轨迹。

可选的，用于行选择的开关集成电路选用MAX14662芯片，用于列选择的开关集成电路选用MC33996开关芯片，当目标位置的行线和列线通过开关集成电路激活时，也就实现了微线带阵列被选择性激活。

在上述介绍的一组微线带阵列的基础上，为了实现单个及多个微纳机器人的灵活运动，本申请的微线带磁场线圈设计为包括四组微线带阵列和一组正交的长微线带，长微线带与电流驱动控制模块相连，也即水平排布的长微线带连接用于行选择的开关集成电路，垂直排布的长微线带连接用于列选择的开关集成电路。如图2所示，每组微线带阵列分别位于两根长微线带划分成的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，定义第一区域和第二区域之间的是第五区域，第二区域和第四区域之间的是第六区域，第三区域和第四区域之间的是第七区域，第一区域和第三区域之间的是第八区域。其中，第一至第四区域属于同一种类型，第五至第八区域属于同一种类型。通过在不同类型的区域中使用不同的电流驱动模态，从而实现微纳机器人在微线带阵列上的运动。下面将对单个以及两个微纳机器人在不同类型的单个区域中运动时的电流驱动模态作详细地分析。

如图4中的(a)、(b)、(c)所示，在上层相邻微线带及与其正交的下层相邻微线带视觉交叉围成的位置中，当开关集成电路控制相互平行的微线带中的电流方向相反、大小相同时，微纳机器人受到的磁场作用力相互平衡，使得机器人在该位置处于平衡状态。

（一）在单区域内驱动一个微纳机器人：

模态定义：单个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态一实现水平和垂直四个方向的运动，如图5中的(a)、(b)、(c)、(d)所示。单个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态二实现水平或垂直两个方向的跨区域运动，如在第五区域中，为了实现第一区域到第二区域的过渡，规定微纳机器人只做水平运动；在第六区域中，为了实现第二区域到第四区域的过渡，规定微纳机器人只做垂直运动。下述对模态一分析时以微纳机器人在第一区域运动为例，对模态二分析时以微纳机器人在第五区域运动为例。

1）电流驱动模态一基于控制电流驱动控制模块实现，包括：

当微纳机器人在第一区域的起始位置处于如图6中的(a)所示的平衡状态，即围成起始位置的四根微线带的电流方向为顺时针，且设定微纳机器人向右运动时，将起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，即如图6中的(b)所示，改变右侧微线带的电流方向朝上，使其与相对边（即左侧微线带）均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带（上下方向）的电流方向不变，此时微纳机器人在垂直方向上受力平衡，在水平方向上受到两个向右的力，实现右移。在微纳机器人受驱动力移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带（即右侧微线带）中通入与其相对边（即左侧微线带）反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对边（即左侧微线带）的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态，如图6中的(c)所示。

当微纳机器人在第一区域的起始位置处于如图7中的(a)所示的平衡状态，即围成起始位置的四根微线带的电流方向为逆时针，且设定微纳机器人向右运动时，将起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，即如图7中的(b)所示，改变左侧微线带的电流方向朝上，使其与相对边（即右侧微线带）均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带（即上下方向）的电流方向不变，此时微纳机器人在垂直方向上受力平衡，在水平方向上受到两个向右的力，实现右移。在微纳机器人受驱动力移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带（即右侧微线带）中通入与其相对边（即左侧微线带）反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对边（即左侧微线带）的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态，如图7中的(c)所示。

同理，微纳机器人在第一至第四区域的任一区域中向上、向下、向左移动时电流模态分析，可参照上述向右移动的电流模态分析。

2）电流驱动模态二基于控制电流驱动控制模块实现，包括：

当微纳机器人在距离第五区域的长微线带最近的边沿位置处于如图8中的(a)所示的平衡状态，即在第一区域下围成边沿位置的四根微线带的电流方向为顺时针，且设定微纳机器人跨越第五区域向右运动至第二区域的相对边沿位置时，将边沿位置中与长微线带平行相邻的微线带（即右侧微线带）电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带（即上下方向）的电流方向不变，此时微纳机器人在垂直方向上受力平衡，在水平方向上受到两个向右的力，实现向第五区域移动，如图8中的(b)所示。接着，将长微线带和位于第二区域的另一相对边沿位置中与长微线带平行相邻的微线带（即左侧微线带）中通入与改向微线带同向的电流（即同朝上），且将另一相对边沿位置中与运动方向平行的另一组微线带（即上下方向）中通入方向相反的电流，如图8中的(c)所示，此时微纳机器人在第五区域中也受到向右的力，实现向第二区域移动。在微纳机器人受驱动力跨越该区域到达另一相对边沿位置时，切断边沿位置和该区域中的电流，即切断第一和第五区域的所有电流，将另一相对边沿位置中与运动方向垂直的未通电的微线带（即右侧微线带）中通入与其相对边反向的电流，使微纳机器人在另一相对边沿位置处于平衡状态，如图8中的(d)所示。

当微纳机器人在距离第五区域的长微线带最近的边沿位置处于如图9中的(a)所示的平衡状态，即在第一区域下围成边沿位置的四根微线带的电流方向为逆时针，且设定微纳机器人跨越第五区域向右运动至第二区域的相对边沿位置时，将边沿位置中与长微线带平行相邻的微线带的对边（即左侧微线带）的电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带（即上下方向）的电流方向不变，此时微纳机器人在垂直方向上受力平衡，在水平方向上受到两个向右的力，实现向第五区域移动，如图9中的(b)所示。接着，将长微线带和位于第二区域的另一相对边沿位置中与长微线带平行相邻的微线带（即左侧微线带）中通入与改向微线带同向的电流（即同朝上），且将另一相对边沿位置中与运动方向平行的另一组微线带（即上下方向）中通入方向相反的电流，如图9中的(c)所示，此时微纳机器人在第五区域中也受到向右的力，实现向第二区域移动。在微纳机器人受驱动力跨越该区域到达另一相对边沿位置时，切断边沿位置和该区域中的电流，即切断第一和第五区域的所有电流，将另一相对边沿位置中与运动方向垂直的未通电的微线带（即右侧微线带）中通入与其相对边反向的电流，使微纳机器人在另一相对边沿位置处于平衡状态，如图9中的(d)所示。

同理，微纳机器人在第五至第八区域的任一区域中向上和向下移动或左移时的电流模态分析，可参照上述向右移动的电流模态分析。

（二）在单区域内驱动两个微纳机器人：

当在同一个区域内操作多个微纳机器人时，由于磁体之间存在固有的相互作用力。此时，为了实现对单个机器人的独立控制，就必须使微纳机器人之间的间隔距离大于最小分离距离。这里将相互作用力近似为静态摩擦力，用来估计机器人之间承受相互作用力的最小分离距离。在单区域内驱动两个机器人运动时的电流驱动的模态分析中，只考虑这两个微纳机器人处于最小分离距离以外的情况。

模态定义：至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态三实现沿水平方向的同向或反向运动；至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态四实现沿垂直方向的同向运动。至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态五实现沿垂直方向的同向或反向运动；至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态六实现沿水平方向的同向运动，其中，前两个模态的两个微纳机器人均为水平分布，后两个模态的两个微纳机器人均为垂直分布。

至少两个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态七实现同向运动，其中，在第五和第七区域中，两个微纳机器人垂直分布且水平运动，在第六和第八区域中，两个微纳机器人水平分布且垂直运动。

当两个微纳机器人在第一至第四区域中处于同一水平分布并在垂直方向上反向运动，当两个微纳机器人处于同一垂直分布并在水平方向上反向运动以及两个微纳机器人在第五至第八区域中的反向运动不易实现，本申请暂不讨论。

在除去上述已讨论的情况以及不考虑的情况后，在第一至第八区域中的其他位置上通过电流驱动模态八实现独立控制运动，上述模态三至模态八的分类情况如表1所示。

表1.模态分类定义

3）电流驱动模态三基于控制电流驱动控制模块实现，包括：

当两个微纳机器人分别在起始位置处于如图10中的(a)所示的平衡状态，且设定两个微纳机器人沿水平方向反向运动，则对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，即如图10中的(b)所示，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组公用的微线带（即上下侧）的电流方向不变；在微纳机器人受驱动力各自移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对边的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态，如图10中的(c)所示。

即对于该模态的分析可参考上述模态一，通过分别控制两个微纳机器人在平衡位置时左右侧的微线带的电流方向，能够实现两个微纳机器人同向左，同向右或反向运动。

4）电流驱动模态四基于控制电流驱动控制模块实现，包括：

当两个微纳机器人分别在起始位置处于如图11中的(a)所示的平衡状态，且设定两个微纳机器人沿垂直方向同步向上运动，则对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将起始位置中与运动方向垂直的相应公用微线带（即上侧微线带）的电流方向取反，即如图11中的(b)所示，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，每个起始位置的另一组微线带（即左右侧）的电流方向不变；在微纳机器人受驱动力各自向上移动到目标位置时，将目标位置中与运动方向垂直的未通电的公用微线带（即上侧微线带）中通入与其相对边反向的电流，并在离开起始位置后，切断起始位置相对公用边的电流，使微纳机器人在目标位置处于平衡状态，如图11中的(c)所示。

5）电流驱动模态五基于控制电流驱动控制模块实现，那么在此种分布情况下两个微纳机器人在垂直方向上同向或反向运动时的电流驱动模态五的实现方式与电流驱动模态三相同，在此不再赘述。

6）电流驱动模态六基于控制电流驱动控制模块实现，那么在此种分布情况下两个微纳机器人在水平方向上同向运动时的电流驱动模态六的实现方式与电流驱动模态四相同，在此不再赘述。

7）电流驱动模态七基于控制电流驱动控制模块实现，两个微纳机器人在第五区域、第七区域中的左右同向移动或者在第六区域、第八区域中的上下同向移动的电流驱动模态七的实现方式与电流驱动模态二相同，在此不再赘述。

8）电流驱动模态八基于控制电流驱动控制模块实现，在第一至第八区域的其他位置上可以实现对两个微纳机器人独立地上下左右四方向的控制，即与电流驱动模态一相同，通过开通关断各自平衡位置的上下左右侧的微线带实现，在此不再赘述。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，包括电源模块以及依次相连的计算机、电流驱动控制模块、微线带磁场线圈和采样调理模块，所述采样调理模块连接所述电流驱动控制模块形成闭环系统；所述电源模块连接所述电流驱动控制模块用于供电；所述电流驱动控制模块用于基于所述计算机输出的选址信号为所述微线带磁场线圈提供动态电流、激活目标微线带；所述微线带磁场线圈用于产生动态磁场以驱动微纳机器人；所述采样调理模块用于采集所述微线带磁场线圈的电流信息；

所述微线带磁场线圈包括四组微线带阵列和一组正交的长微线带，每组微线带阵列有两层，两层所述微线带阵列正交排布，每层微线带阵列中的微线带相互平行，每根微线带和所述长微线带均与所述电流驱动控制模块相连；每组微线带阵列分别位于两根所述长微线带划分成的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，定义所述第一区域和所述第二区域之间的是第五区域，所述第二区域和所述第四区域之间的是第六区域，所述第三区域和所述第四区域之间的是第七区域，所述第一区域和所述第三区域之间的是第八区域；

在上层相邻微线带及与其正交的下层相邻微线带视觉交叉围成的位置中，当所述电流驱动控制模块控制相互平行的微线带中的电流方向相反、大小相同时，所述微纳机器人在该位置处于平衡状态。

2.根据权利要求1所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，所述电流驱动控制模块包括连接上层微线带阵列的开关集成电路和连接下层微线带阵列的开关集成电路，两个所述开关集成电路与所述计算机和电源模块连接；所述电源模块用于给所述开关集成电路提供直流电源，所述计算机用于根据所述微纳机器人在所述微线带磁场线圈的目标位置生成相应的微线带的选址信号，所述开关集成电路根据所述选址信号激活上下层微线带阵列中相应位置的目标微线带，产生吸引磁体的局部磁力。

3.根据权利要求1所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，单个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态一实现水平和垂直四个方向的运动，所述电流驱动模态一基于控制所述电流驱动控制模块实现，包括：所述微纳机器人在起始位置处于所述平衡状态，根据设定运动方向，将所述起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带的电流方向不变；在所述微纳机器人受驱动力移动到目标位置时，将所述目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开所述起始位置后，切断起始位置相对边的电流，使所述微纳机器人在所述目标位置处于所述平衡状态。

4.根据权利要求1所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，单个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态二实现水平或垂直两个方向的跨区域运动，所述电流驱动模态二基于控制所述电流驱动控制模块实现，包括：所述微纳机器人在距离所述任一区域的长微线带最近的边沿位置处于所述平衡状态，根据设定运动方向，将所述边沿位置中与所述长微线带平行的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组微线带的电流方向不变，并将所述长微线带和另一相对边沿位置中与所述长微线带平行相邻的微线带中通入与改向微线带同向的电流，且将另一相对边沿位置中与运动方向平行的另一组微线带中通入方向相反的电流；在所述微纳机器人受驱动力跨越该区域到达所述另一相对边沿位置时，切断所述边沿位置和该区域中的电流，将所述另一相对边沿位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，使所述微纳机器人在所述另一相对边沿位置处于所述平衡状态。

5.根据权利要求1所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态三实现沿水平方向的同向或反向运动，其中，两个所述微纳机器人水平分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；

所述电流驱动模态三基于控制所述电流驱动控制模块实现，包括：两个所述微纳机器人分别在起始位置处于所述平衡状态，对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将所述起始位置中与运动方向垂直的相应一边的微线带电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，另一组公用的微线带的电流方向不变；在所述微纳机器人受驱动力各自移动到目标位置时，将所述目标位置中与运动方向垂直的未通电的微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开所述起始位置后，切断起始位置相对边的电流，使所述微纳机器人在所述目标位置处于所述平衡状态。

6.根据权利要求5所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态四实现沿垂直方向的同向运动，其中，两个所述微纳机器人水平分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；

所述电流驱动模态四基于控制所述电流驱动控制模块实现，包括：两个所述微纳机器人分别在起始位置处于所述平衡状态，对于每一个微纳机器人，根据设定运动方向，将所述起始位置中与运动方向垂直的相应公用微线带的电流方向取反，使其与相对边均产生沿运动方向的驱动力，每个起始位置的另一组微线带的电流方向不变；在所述微纳机器人受驱动力各自移动到目标位置时，将所述目标位置中与运动方向垂直的未通电的公用微线带中通入与其相对边反向的电流，并在离开所述起始位置后，切断起始位置相对公用边的电流，使所述微纳机器人在所述目标位置处于平衡状态。

7.根据权利要求6所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态五实现沿垂直方向的同向或反向运动，其中，两个所述微纳机器人垂直分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；所述电流驱动模态五基于控制所述电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态五的实现方式与所述电流驱动模态三相同；

至少两个微纳机器人在第一至第四区域的任一区域通过电流驱动模态六实现沿水平方向的同向运动，其中，两个所述微纳机器人垂直分布，且间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；所述电流驱动模态六基于控制所述电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态六的实现方式与所述电流驱动模态四相同。

8.根据权利要求4所述的基于微线带磁场线圈的电流驱动控制系统，其特征在于，至少两个微纳机器人在第五至第八区域的任一区域通过电流驱动模态七实现同向运动，其中，在第五和第七区域中，两个所述微纳机器人垂直分布且水平运动，在第六和第八区域中，两个所述微纳机器人水平分布且垂直运动，两个所述微纳机器人的间隔距离大于承受相互作用力的最小分离距离；所述电流驱动模态七基于控制所述电流驱动控制模块实现，每个微纳机器人的电流驱动模态七的实现方式与所述电流驱动模态二相同。