新型软体机器人问世,磁性微粒链成为远程磁场操控的核心

近日,一个工程师研究团队研发出一种可远程磁场控制的软体机器人,其核心技术在于磁场对软体机器人内部所嵌入的磁性微粒链的操控,这是软体机器人控制领域的一大根本性进展。

这些新型磁场控制软体机器人的应用范围十分广泛,包括用于药物递送系统(Drug Delivery System, DDS)的远程触发泵,以及开发可远程部署的结构等。

这项新技术的发明主要基于美国北卡州立大学(NC State)化学和生物分子工程学教授特雷西(Tracy)和奥林·蔚乐(Orlin Velev)有关自组装磁力驱动复合材料领域的前期工作。

这项研究中,研究人员在聚合物液体混合物中加入磁性微粒,然后施加外部磁场以诱导微颗粒形成互相平行的自组装链。当混合物干燥后,就形成了内部嵌入规则的磁性微粒链的弹性聚合物薄膜。

特雷西说:“正是基于这些磁性微粒链,使我们能够利用外部磁场远程操控弹性聚合物,从而形成可操控的软体机器人。”

在控制方面,可以改变磁场的方向及强度。在外部磁场作用下,磁性微粒链通过调整其自身及周围聚合物的方向而进行响应。

利用这种技术,研究人员研发出三种软体机器人。第一种装置是悬臂式软体机器人,该软体机器人能够提起其自身重量50倍的重物。第二种装置是一种仿手风琴式结构,能够实现扩展和收缩,模拟肌肉的行为。第三种装置是一种管状结构,能够用于设计蠕动泵,被压缩部分沿着管的长度方向移动,就像人们挤牙膏一样。

“目前,我们正在努力提升这些装置的控制和功能,以进一步提高软件机器人的潜力,”特雷西说。

此外,研究人员还制定了一种衡量指标来评估磁性起重机的性能,例如上述磁性软体悬臂装置。