近日,我院王恒教授团队在《Nature Communications》发表研究论文(论文地址:https://www.nature.com/articles/s41467-023-42783-5),针对微型机器人的灵巧操控提出了一种新型软磁驱动方法。同时,该论文被编辑推荐为“应用物理与数学”领域的亮点文章(领域最佳50篇论文)。论文的第一作者为王恒教授,共同一作为我院2022级硕士生崔俊豪,其他作者包括2020级本科生田宽和2023级硕士生韩宇翔。
论文页面
磁驱动被广泛用于微型医疗机器人在体内复杂腔道环境中的无线操控。目前大多数磁驱动系统都采用永磁体作为机器人上的驱动受力部件。然而,由于无法产生绕永磁体磁矩方向的磁力矩,仅可对永磁体机器人实现二自由度姿态操控,这大大限制了磁驱动机器人的运动灵巧度。该论文提出了一种基于软磁体的新型磁驱动方法,通过设计软磁体的几何形状(即三轴非等长形状,如三轴椭球体),实现了软磁体的各向异性磁化,可产生三自由度力矩,进而实现了软磁体机器人的三自由度姿态灵巧操控。论文阐释并实验验证了软磁体机器人三自由度力矩生成的机理,研究了软磁体机器人在外界磁场中绕不同轴旋转的梯次稳定性,进而针对性地提出了一种交替调控椭球软磁体最长轴朝向和绕最长轴方向的开环姿态控制策略,实现了微型机器人的三自由度姿态的灵巧操控,解决了微型机器人全六自由度灵巧磁驱动的瓶颈问题。
研究示意图
《Nature Communications》是一本开源综合科学期刊,旨在发表生物学、物理学、化学、地球科学、数学、社会学以及应用和工程科学的高水平研究成果,是Nature Index入选期刊,影响因子16.6。(图文/吴贤铭智能工程桃子汉化组移植游戏大全)