具有三维机动能力的人工低雷诺数游动器的实验实现
应用物理
2019-09-11 v1
摘要
生物微机器人的运动——类似于细菌或精子等游动微生物的运动——遵循与我们日常生活所体验的不同物理规则。这尤其归因于微米尺度下游动器的低雷诺数条件。具有三维机动能力的 Quadroar 游动器已被提出用于在这些极端情况下运动：既可作为在生物流体中游动的生物医学微机器人，也可作为在高黏度流体储层中执行巡检任务的毫米尺度机器人。我们此前的研究阐述了该类游动器系统的理论建模。本工作中，我们展示了毫米尺度 Quadroar 游动器的机电设计、制造与实验研究。我们基于所需性能描述了系统的设计方法与部件选型。提出了一种监督控制方案，以对游动器中使用的所有执行器实现精确轨迹跟踪。最后，我们在硅油（黏度 5000 cP）中进行了实验，测试了两种主要游动模式——前向平移与平面重定向——并与理论模型进行了比较。
引用
@article{arxiv.1905.05893,
title = {The Experimental Realization of an Artificial Low-Reynolds-Number Swimmer with Three-Dimensional Maneuverability},
author = {Mohsen Saadat and Mehdi Mirzakhanloo and Julie Shen and Masayoshi Tomizuka and Mohammad-Reza Alam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.05893},
year = {2019}
}