受生物启发的磁性软体机器人，具备双模式运动能力，可提升在液-气界面中的导航性能

《Bio-Design and Manufacturing》：Bio-inspired magnetic soft robot with dual-modal locomotion for enhanced liquid–air interface navigation

磁软机器人融合水黾超疏水腿结构与Pyrrhalta幼虫触面行为，开发双模态运动策略（BPLM/SCLM），分别实现20mm/s稳定行进和52mm/s超高速表面张力驱动，通过三角波控制信号与稳态组件协同实现模式平滑切换，为微创医疗设备提供仿生设计新范式。

　　

摘要

小型磁性软体机器人是用于微创医疗应用的有前途的候选者；然而，它们在跨越不同界面时难以实现高效的运动。在这项研究中，我们提出了一种磁性软体机器人，该机器人整合了两种不同的生物启发式运动模式，以增强界面导航能力。受水黾超疏水腿和Pyrrhalta nymphaeae幼虫的液滴攀爬行为的启发，我们开发了一种基于矩形片材的机器人，并对其表面进行了疏水处理，并采用了新颖的控制策略。该机器人实现了两种运动模式：一种双足蠕动运动模式（BPLM）和一种单区域接触-振动运动模式（SCLM）。BPLM通过前后接触点的协调运动实现了20毫米/秒的稳定速度，而SCLM通过优化表面张力相互作用达到了52毫米/秒的超快速度。该机器人表现出精确的轨迹控制，偏差最小，并能够在操纵物体的同时成功地在狭小空间中导航。理论分析和实验验证表明，三角形波控制信号与稳态组件的结合使得运动模式之间的转换更加平滑。这项研究为小型机器人的生物启发式设计提供了新的范例，并展示了其在需要跨越多种地形进行精确导航的医疗应用中的潜力。

小型磁性软体机器人是用于微创医疗应用的有前途的候选者；然而，它们在跨越不同界面时难以实现高效的运动。在这项研究中，我们提出了一种磁性软体机器人，该机器人整合了两种不同的生物启发式运动模式，以增强界面导航能力。受水黾超疏水腿和Pyrrhalta nymphaeae幼虫的液滴攀爬行为的启发，我们开发了一种基于矩形片材的机器人，并对其表面进行了疏水处理，并采用了新颖的控制策略。该机器人实现了两种运动模式：一种双足蠕动运动模式（BPLM）和一种单区域接触-振动运动模式（SCLM）。BPLM通过前后接触点的协调运动实现了20毫米/秒的稳定速度，而SCLM通过优化表面张力相互作用达到了52毫米/秒的超快速度。该机器人表现出精确的轨迹控制，偏差最小，并能够在操纵物体的同时成功地在狭小空间中导航。理论分析和实验验证表明，三角形波控制信号与稳态组件的结合使得运动模式之间的转换更加平滑。这项研究为小型机器人的生物启发式设计提供了新的范例，并展示了其在需要跨越多种地形进行精确导航的医疗应用中的潜力。