具有同步运动和传感能力的磁性软体机器人

快速阅读: 据《Nature.com》最新报道，图4a显示微型机器人模仿蠕虫运动，通过磁场驱动呈现波浪形路径。图4b显示机器人在特定磁场下平均速度1.4毫米/秒，横向位移线性变化，垂直位移呈波浪状。相关运动可生成信号，支持双向爬行。

图4a展示了蠕虫与微型机器人原型在动态运动方面的比较。微型机器人爬行运动呈现出波浪形路径，并通过推拉运动完成。一块厚度为6毫米的丙烯酸板作为机器人移动的基底。一个永磁体提供动态磁场，由三轴运动平台驱动（补充图13）。如补充图14所示，当永磁体的运动被调节为遵循X-Y平面内的“O”轨迹时，磁铁与驱动模块之间的距离和角度会定期变化，从而诱导微型机器人发生变形。

最初，当永磁体位于下方时，机器人没有显著变形。随着永磁体从前方向软机器人移动时，微型机器人开始弯曲，并在磁力矩梯度力的作用下形成弓形结构，拉动身体向前移动。最初，当永磁体位于下方时，机器人没有显著变形。随着永磁体逐渐向后移动，弓形结构变平并恢复至初始状态。因此，在永磁体周期性运动的作用下，微型机器人可以逐步向前移动。微型机器人的动态运动可参见补充影片3。因此，在永磁体周期性运动的作用下，微型机器人可以逐步向前移动。弯曲模式下的传感模块可生成相应信号（补充图15）。此外，通过调整“O”轨迹方向，可改变爬行方向，从而实现连续双向爬行运动，如补充影片4所示。

图4b显示了在100毫特斯拉磁场强度和1赫兹频率下原型机器人横向位移（蓝线）和垂直位移（红线）的实验结果。横向位移呈线性变化趋势，而垂直位移呈周期性波浪状变化。微型机器人以平均速度1.4毫米/秒前进。

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