哈工大ACS AMI：面向靈巧作業(yè)的伙伴型磁微機器人

微機器人技術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，設計結構簡單、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)展和應用。

受自然界中動物運動的啟發(fā)，哈爾濱工業(yè)大學機器人技術與系統(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。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雜的傳輸任務，包括沿預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下完成，同時得到了孫立寧教授和榮偉彬教授的指導，其中實驗部分得到了山東理工大學機械工程學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、國家自然科學基金等資金的支持。