模仿牛鼻鱝的磁驱动微型软体机器人的制备与运动研究

在环境监测和微创医疗手术等狭窄、非结构化的水下环境中，微型软体机器人因其灵活的运动能力和微小的尺寸展现出独特的优势。同时，将仿生技术应用于微型软体机器人的结构设计可以显著提高其游泳性能。然而，受限于微型化，这些机器人难以内部供电，通常采用无线供电方式。本研究基于牛鼻鱝的游动原理，设计并制造了一种磁响应的、受牛鼻鱝启发的微型软体机器人。该机器人由一定比例的 NdFeB 和 PDMS 制成。然后，使用三维亥姆霍兹线圈产生振荡谐波磁场，对机器人进行游泳实验，探讨磁场参数对机器人游泳性能的影响。实验结果表明，在 B = 5 mT 和 f = 11 Hz 时游泳速度最快，达到 5.25 mm/s，约为每秒 0.5 个体长。此外，通过调整线圈的电流方向和频率，机器人可以执行不同的游泳模式，如直线游动、转向游动和定向游动。采用逐步调整方法，可以有效减少响应误差对机器人轨迹的影响。本研究展示了一种磁驱动微型软体机器人的方法，为无线驱动机器人在水下狭窄空间中的应用奠定了基础。