7月1日消息，近日，来自欧洲高校的华人科学家提出了一种新的控制和性能增强策略，在流体可以适应环境并实现多模态运动，包括滚动、起伏爬行、起伏游动和在螺旋表面上爬行。该研究以《充满流体的密闭空间中的软体自适应多模态运动策略（Soft-bodied adaptive multimodal locomotion strategies in fluid-filled confined spaces）》为题发表在科学期刊《Science Advances》上。1、现有微型机器人不能适应环境移动。为了在充满流动液体的狭窄空间中平稳移动，软体机器人必须产生足够的推力来克服流体的阻力和与边界的摩擦力。具有传统刚性设计的磁体微型机器人具有运动能力，但缺乏对环境变化的适应性，并且在与生物软组织接触时可能存在安全问题。另一种解决方案是将机器人的尺寸缩小到空间横截面尺寸以下，然后利用壁面效应将流体阻力降至最低，这不利于毛细血管等小血管的运动。最新的解决方案之一是使用柔性软材料构建机器人主体，使其能够在流体空间中被动移动，但尚未证明该解决方案能够保证主动移动的机动性。2、中国科学家为片状软体机器人设计了多种运动方式。微型机器人的运动效率也是科学家关注的焦点之一。根据不同的环境场景，片状软体机器人可以在程序控制下选择最佳的运动方式。.在比片状软体机器人大得多的空间中，机器人可以通过卷曲成一个圆圈来滚动。在狭小的空间内，机器人可以根据身体状态的波动向前移动，并实现爬行或游动，提高移动速度。在圆柱管空间内，机器人可以沿着空间的螺旋面爬行，有助于抵消空间内流体的阻力，顺利到达目标位置。3.变频驱动和车身控制赋予片状软体机器人高机动性。除了在空间中随流体被动移动外，微型机器人还需要主动移动的能力。当机器人被放置在具有不同驱动频率的不同流体粘度中时，它会经历不同的摩擦和流体动力学。通过改变磁力驱动频率为机器人身体的起伏和推进方向提供不同的动能。当驱动频率为1Hz时，片状机器人进行起伏爬行，当驱动频率为10Hz时，片状机器人进行波浪式游动，为片状软体机器人提供了不同的运动方案。微型机器人在运动过程中会遇到不同的路径状态，及时调整姿态可以改变其运动模式。例如，当微型机器人在充满液体的圆柱形管中运动时，它可以卷曲姿态并靠近螺旋面。这个位置的好处是不会堵住管道，流体还是可以通过的。在这种姿势下，机器人能够通过动态对准来旋转其方向，从而实现逆流体运动。结论：片状软体机器人具有广阔的医疗应用前景。人体内部空间充满了停滞（如粘液）或流动（如血液）的生物体液，这对微型机器人的运动是一个很大的阻碍。片状软体机器人可以通过不同的运动方式适应环境并在受限流体空间中平稳运动，为受限空间运动方式下微型机器人的发展提出了新的思路。片状软体机器人可以在狭窄的流体区域内以最小的侵入性安全移动，并且可以接近危险或难以接近的身体部位，这在未来的医疗应用中具有巨大的潜力。例如，将该技术用于靶向输送、细胞移植、内窥镜运动和微创手术，可以减轻患者身体上的痛苦，造福更多患者。
