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微機器人技術(shù)近年來得到了快速發(fā)展，其中工作于液體表面的磁微機器人在細胞培養(yǎng)、水質(zhì)檢測以及芯片實驗室等方面具有巨大的潛能。由于微尺度的物理作用和宏觀具有極大差別，設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、運動靈活的微機器人仍具有極大挑戰(zhàn)性，也直接影響微機器人的進一步發(fā)展和應(yīng)用。
受自然界中動物運動的啟發(fā)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室提出由兩個圓形單體組成的伙伴型磁微機器人，適合于液體表面微尺度操作任務(wù)。此微機器人可在磁場驅(qū)動下快速運動，通過調(diào)整運動方式，機器人可在水平液面、彎月面以及固-液界面上高效運動。另外，伙伴型磁微機器人可實現(xiàn)對液面上微對象的夾持、定向傳輸與釋放，展現(xiàn)出靈活的操作能力。
研究者利用擺動磁場驅(qū)動微機器人以近似蛇怪蜥蜴或海豚的運動方式在界面獲得推進力。仿照蛇怪蜥蜴運動形式，伙伴型微機器人兩個單體輪流拍擊液面，通過這種方式可在水平液面上快速運動。仿照浮出水面的海豚運動形式，此微機器人保持一端抬起一端下沉的姿態(tài)，通過來回擺動的方式可在液體彎月面上運動。針對伙伴型微機器人在不同磁場下的相互作用，研究者制定了相應(yīng)的微操作策略，通過微機器人兩個單體的連接、分離與姿態(tài)調(diào)整，可實現(xiàn)對微對象的夾持和釋放。基于微機器人在液面的運動特性，可以控制微機器人完成相對復(fù)雜的傳輸任務(wù)，包括沿預(yù)定路徑或沿彎液面的傳輸?shù)取Ｔ摴ぷ饕矠檠兄乒ぷ饔谝后w和空氣環(huán)境中的兩棲微機器人提供了新思路。
相關(guān)成果以“Flexible Magnetic Micropartners for Micromanipulation at Interfaces”為題，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI:10.1021/acsami.2c01131）。論文由哈工大博士生何元哲和趙敏在王樂鋒副教授指導(dǎo)下完成，同時得到了孫立寧教授和榮偉彬教授的指導(dǎo)，其中實驗部分得到了山東理工大學(xué)機械工程學(xué)院范增華副教授的幫助。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等資金的支持。
