本研究论文聚焦用于增强液-气界面导航的双模态仿生磁性软体机器人。小型磁性软体机器人是有前景的微创医学应用候选者,但它们在不同界面上的高效运动仍面临挑战。在本研究中,我们提出了一种集成两种不同仿生运动模式的弯月面爬升行为启发式磁性软体机器人,以增强界面导航能力。受到水黾超疏水腿部和莲草萤叶甲幼虫的启发,我们开发了一种基于矩形薄片的机器人,采用疏水表面处理和新颖的控制策略,实现了两种运动模式: 双足蠕动模式 (BPLM) 和单区域接触振动模式 (SCLM)。BPLM通过前后接触点的协调作用,实现了以20 mm/s稳定速度运动,而SCLM通过优化表面张力相互作用,达到了52 mm/s的超高速。该机器人表现出精确的轨迹控制,并能够成功地在狭小空间内执行物体操作。理论分析和实验验证表明,三角波控制信号与稳态分量的结合可以实现运动模式间的平稳过渡。本研究为小型机器人仿生设计提供了新的范式,并展现了其在需要跨越多地形进行精准导航的医疗应用中的潜力。
图2 两种仿生运动模式:受水黾启发的双足蠕动模式(BPLM)和受莲草萤叶甲幼虫启发的单区域接触振动模式(SCLM)
Bio-Design and Manufacturing(中文名《生物设计与制造》),简称BDM,是浙江大学主办的专业英文双月刊,主编杨华勇院士、崔占峰院士,2018年新创,2019年被SCI-E等库检索,2023年起改为双月刊,年末升入《2023年中国科学院文献情报中心期刊分区表》医学一区;2025再次入选医学大类一区Top期刊,同时在尊龙凯时科技有限公司工程、生物医学小类也升至一区。2025年公布的最新影响因子为7.6,位列JCR的Q1区,18/124。
审稿速度快:学科编辑24小时初审决定投稿是否进入同行评议阶段;平均评审录用周期约40天;文章录用后及时在线SpringerLink,一般两周左右即被SCI-E检索。
收稿方向:先进制造(3D打印及生物处理工程等)、生物墨水与配方、组织与器官工程、医学与诊断装置、生物产品设计、仿生设计与制造等。