无缆微型游动机器人驱动磁场系统的研究

提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案，以实现基于磁致伸缩薄膜驱动器的泳动微型机器人的磁控驱动与游动实验参数的检测．首先介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法，然后分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案，最后用ANSYS软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证．实验结果表明该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微型机器人的磁控驱动的设计要求．     

一种新型仿生微型机器人的无缆测控系统

设计了一套基于磁场和射频信号的测控系统,用于实现仿趋磁细菌微型机器人的无缆操控及其运行参 数的检测．测控系统包括微型机器人的位姿检测子系统和微型机器人控制子系统．检测子系统中,磁传感器阵列实 时检测磁场信号,经过数据处理后获得微型机器人的状态信息,并与视频跟踪结果进行对照;控制子系统中,通过 射频发射的PWM 信号控制微型机器人的运动速度,同时通过导向磁场控制微型机器人的运动姿态．利用本系统, 实验研究了微型机器人的90± 转向运动,结果表明该系统能够有效控制微型机器人的运动.     

超磁致伸缩薄膜驱动仿生游动微型机器人

研制了以超磁致伸缩薄膜为驱动器的仿生游动微型机器人，其作业原理是以超磁致伸缩薄膜驱动器为尾鳍，通过改变时变振荡磁场的驱动频率，在超磁致伸缩薄膜的磁机耦合作用下,将时变振荡磁场能转换成驱动器的振动机械能，振动的超磁致伸缩薄膜驱动器再与液体耦合，便产生了机器人的推力．由于超磁致伸缩薄膜为非接触式驱动，因此机器人不需要电缆驱动．基于仿生游动原理，提出一种计算推力的数学模型，以建立的超磁致伸缩薄膜受迫振动模型的前三阶谐振频率模态为尾鳍的摆动，对振动薄膜产生的推力进行了计算．实验验证了理论分析的正确性，表明仿生游动微型机器人的方案切实可行．     

胶囊式微型机器人驱动转矩的研究

提出一种外旋转磁场驱动的具有径向间隙自补偿功能的胶囊式微型机器人模型．对机器人的驱动转矩特性进行了研究,建立了磁驱动转矩数学模型．根据机器人在流体中的阻力矩特性,研究了磁驱动转矩克服流体阻力矩引起的机器人丢步转速现象,分析了丢步转速与螺旋结构参数的关系．游动试验表明,机器人磁驱动系统没有发生丢步现象,通过径向间隙调整,可以实现胶囊机器人推力与阻力矩的控制．     

磁驱动微型机器人的智能控制发展现状

低强度磁场无线驱动的微型机器人可以在狭小空间中运动并完成复杂作业任务,如靶向给药、微操作及环境检测等。本文旨在总结磁驱动微型机器人的智能控制发展现状,主要包括智能控制方法在以下方面的应用：从刚性结构到柔性结构的磁驱动微型机器人,从单一运动模态到多种运动模态的磁驱动微型机器人,从开环控制到闭环控制的磁驱动微型机器人,从单个个体到单个群体再到多个个体的磁驱动微型机器人。最后,展望了磁驱动微型机器人的未来发展方向,包括更大空间的磁驱动装置,更多运动模态的微型机器人,软体结构的医疗微型机器人,微型机器人自主导航和多个磁驱动微型机器人的控制。     

仿趋磁细菌的微型机器人研究

为了克服现存微型机器人运动灵活性欠佳的缺点,借鉴趋磁细菌的运动方式,设计了一种内外联合调控的仿生微型机器人．该微型机器人的螺旋桨模仿趋磁细菌的鞭毛,主动推进机器人运行;其体内的永磁块模仿趋磁细菌的磁小体链,与体外导向磁场相互作用控制其运动方向．实验研究了体外控制信号对微型机器人运动速度的影响以及导向磁场控制下微型机器人的转向特性．结果表明,该微型机器人可实现运行速度和运行方向的灵活控制,可在非磁性细小管路的探测中发挥重要作用．     

基于DDS技术的胶囊微机器人外旋转磁场驱动方法

针对微机器人有缆驱动的缺点,介绍了一种以外旋转磁场驱动内嵌永磁体的胶囊微机器人游动的无缆驱动方法。阐述了胶囊微机器人的驱动原理与旋转磁场的产生方法,并结合直接数字频率合成（DDS）技术,开发了以单片机AT89S52和DDS芯片AD9854为核心的旋转磁场驱动信号源。对系统进行软硬件设计和调试,产生的两路正余弦信号可驱动两组亥姆霍兹线圈产生旋转磁场。     

体内微型机器人的全方位旋进驱动特性

提出了一种由外旋转磁场驱动的体内微机器人．它以相邻径向异向磁化瓦状多磁极圆筒形NdFeB永磁体为外驱动器，以机器人内嵌同结构的NdFeB永磁体为内驱动器，外驱动器旋转时产生旋转磁场，通过磁机耦合作用于内嵌驱动器形成机器人驱动力矩，在本体外表面螺纹与流体动压力的作用下，实现机器人在管道内的在线旋进．在建立微机器人游动模型的基础上，以垂直管道为试验环境，研究了机器人的全方位驱动特性，试验结果表明机器人可以实现管道内全方位驱动．     

SARV光纤微缆收放系统的研究与设计

通过对光纤微缆的受力分析，结合光纤微缆的特点设计并实现了光纤微缆收放系统．该系统采用恒张力控制收放光纤微缆，使光纤微缆随着水下机器人的运动释放和回收，减小了光纤微缆对水下机器人运动的影响，避免了光纤微缆的缠绕和损伤．     

胶囊内窥镜机器人的外磁场驱动方法

研究了利用外部磁场驱动胶囊内窥镜机器人的方法. 我们将梯度线圈和匀场线圈进行组合，通过调整线圈加载电流以及线圈绕可平移病床的旋转来合成空间上梯度均匀、低场强区域可动态调整的驱动磁场，作用于机器人内置的永磁体,从而获得期望的驱动力和辅助转矩.仿真表明组合线圈构成的磁场环境对于驱动相当有利. 我们提出的驱动方法具有良好的可控性和安全性，为进一步研究梯度磁场驱动适于体内各种腔管的微机器人奠定了基础.     

微 / 纳米机器人在生物医学中的应用进展

精密医学是现代生物医学发展的重要方向,而微/纳米机器人的出现推动了精密医学的发展。 这些小型化机器人通过自组装、电子束沉积和 3D 打印等方法制造,能够引发化学反应或在超声波、 光场、磁场等外部场以及微生物(细胞)的作用下运动。它们在生物医学中的用途广泛,能够通过装载药物颗粒、生物试剂和活细胞等来实现精准的货物输送;也可作为一种小尺寸的手术工具用于外科手 术,治疗疾病;还能检测生物体中的金属离子等物质以做好疾病初期的诊断;此外,还能通过光声、 磁共振等不同方式进行医学成像。在过去十年中,微/纳米机器人在这些方面的研究取得了一定的进 展,推动了现代医学的发展。     

群体自主微小型移动机器人的合作

单个微小型机器人由于自身能力的限制，因此必须多个机器人联合起来才可以完 成指定的任务，所以机器人之间的协作在微操作领域就显得尤其重要。该文利用增强式的 学 习方法，使得微小型机器人具有一定的学习能力，增强了对不确定环境的适应性，并采 用了 一种基于行为的群体自主式微小移动机器人的协作结构，用于机器人的故障排除，仿 真结果 说明了这种体系结构的有效性。     

基于MEMS技术的胃肠诊疗机器人研究及应用综述

内窥镜是当前体内诊疗的主要工具。线缆式微型机器人内窥镜系统和无线药丸式微型机器人内窥镜系统是肠胃道微创诊疗发展的两个最主要方向。本文首先介绍了依据驱动类型划分的具代表性的线缆式内窥镜诊疗机器人,以及无线药丸式内窥镜系统的研制情况,然后对胃肠诊疗机器人的临床应用进行说明,最后对胃肠内窥镜诊疗微型机器人的存在关键问题和发展前景进行了讨论。     

单自由度磁悬浮微动机器人的智能控制

提出了一种利用磁力作为机器人运动驱动的新型微动机器人，研究了单自由度微动机器人的工作原理，研究了微动机器人的控制系统，系统包括分析了位移传感器、电磁铁、功率驱动电路、A/D和D/A转换卡等．提出了一种双CMAC的智能控制方式，并用C++和Matlab语言编写了控制程序，经过实验证明所研制的系统能够满足机器人的运动控制要求．     

Development and Control of Underwater Gliding Robots: A Review

As one of the most effective vehicles for ocean development and exploration, underwater gliding robots (UGRs) have the unique characteristics of low energy consumption and strong endurance. Moreover, by borrowing the motion principles of current underwater robots, a variety of novel UGRs have emerged with improving their maneuverability, concealment, and environmental friendliness, which significantly broadens the ocean applications. In this paper, we provide a comprehensive review of underwater gliding robots, including prototype design and their key technologies. From the perspective of motion characteristics, we categorize the underwater gliding robots in terms of traditional underwater gliders (UGs), hybrid-driven UGs, bio-inspired UGs, thermal UGs, and others. Correspondingly, their buoyancy driven system, dynamic and energy model, and motion control are concluded with detailed analysis. Finally, we have discussed the current critical issues and future development. This review offers valuable insight into the development of next-generation underwater robots well-suited for various oceanic applications, and aims to gain more attention of researchers and engineers to this growing field.