快速且多功能的磁性软体机器人低雷诺数游动器的计算与实验设计

微型化磁性软体机器人已展现出非接触操控、复杂路径机动、精确定位和快速驱动等非凡能力，使其能够应对靶向药物递送、内部伤口愈合和腹腔镜手术等具有挑战性的生物医学应用。然而，尽管已有多个不同研究小组成功制造出此类机器人，但迄今为止，尚未有研究报道涵盖微型化尺度下三种基本仿生游动模式优化运动学性能的完整设计策略。在此，我们通过使用完全耦合、经实验校准的计算流体动力学模型，设计来自螺旋和波动式低雷诺数（Re）游动器类别的磁性软体机器人游动器（MSRS），解决了这一问题。我们研究（并比较）了它们的游动性能，并报告了它们在不同无量纲数下的稳态游动速度，这些无量纲数捕捉了磁载荷、非线性弹性变形和粘性流固耦合之间的竞争。我们研究了它们在不同初始空间取向下的稳定性，以确保在实际应用中的鲁棒性。我们的结果表明，螺旋“指形”游动器在每周期体长方面是迄今为止最快的低 Re 游动器，但波动“鲹科模式”游动器被证明是功能最多样、具有最大稳定性的双向游动器。