Scale-reconfigurable miniature ferrofluidic robots for negotiating sharply variable spaces

机器人 控制重构 计算机科学 比例(比率) 模拟 人工智能 嵌入式系统 物理 量子力学
作者
Xinjian Fan,Yihui Jiang,Mingtong Li,Yunfei Zhang,Chenyao Tian,Liyang Mao,Hui Xie,Lining Sun,Zhan Yang,Metin Sitti
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:8 (37) 被引量:53
标识
DOI:10.1126/sciadv.abq1677
摘要

Magnetic miniature soft robots have shown great potential for facilitating biomedical applications by minimizing invasiveness and possible physical damage. However, researchers have mainly focused on fixed-size robots, with their active locomotion accessible only when the cross-sectional dimension of these confined spaces is comparable to that of the robot. Here, we realize the scale-reconfigurable miniature ferrofluidic robots (SMFRs) based on ferrofluid droplets and propose a series of control strategies for reconfiguring SMFR's scale and deformation to achieve trans-scale motion control by designing a multiscale magnetic miniature robot actuation (M3RA) system. The results showed that SMFRs, varying from centimeters to a few micrometers, leveraged diverse capabilities, such as locomotion in structured environments, deformation to squeeze through gaps, and even reversible scale reconfiguration for navigating sharply variable spaces. A miniature robot system with these capabilities combined is promising to be applied in future wireless medical robots inside confined regions of the human body.

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