微型磁纳米软体机器人的三维磁场模型及仿真
2021-06-05温旭琴山石姣王亚斌于立红马吉明
湖北民族大学学报(自然科学版) 2021年2期
关键词:磁场
温旭琴,靳 龙,山石姣,王亚斌, 于立红,马吉明*
(1.郑州轻工业大学 计算机与通信工程学院,郑州 450002; 2.河南省民族中等专业学校 电子技术系,郑州 450008)
微型磁纳米软体机器人的尺寸足够小且表面具有疏水性和生物相容性[1],可以无创地进入血液组织和人体器官这些特殊的密闭环境中[2],可应用于靶向药物传输和微创手术,具有潜在的医疗应用前景[3-4].因为磁场可以穿透大多数材料并可以直接将力和力矩施加在磁性材料上,并且不会对人体组织造成损伤[5],所以在流体环境中利用外磁场对微型机器人进行无缆驱动和控制已成为一种发展趋势[6].
Eric Diller等[7]设计了由5个独立线圈组成的一种基于黏滑运动的微型机器人驱动系统,该系统可以驱动机器人做向前的黏滑运动.另外,还有基于平面旋转磁场来驱动微型机器人运动的磁场驱动系统,Donghak Byun等[8]设计了两组方形亥姆霍兹线圈组成的磁场发生装置,Sukho Park研究小组[9]利用两组圆形亥姆霍兹线圈设计了可以生成旋转磁场的电磁驱动系统.为了使各类微型机器人能有更多自由度的运动,国内外的研究人员对磁驱动控制研究也从一维二维驱动逐渐深入到更加实用的三维磁场驱动[10].大连理工大学的李辉、张永顺[11]提出了一种由3组正交的方形亥姆霍兹线圈嵌套产生旋转磁场的磁驱动装置,该装置通过实验验证了机器人可以任意调整其姿态并且在复杂弯曲的环境内进行转弯驱动,但对于磁场……
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