克日， ，，，，，，优德官网 微纳机械人中心主任俞江帆教授团队在 Wiley 旗下顶级期刊 Advanced Science 上揭晓题为“Amphibious miniature soft jumping robot with on-demand in-flight maneuver”的文章。。。。。。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202207493
期刊先容
Advanced Science 是 Wiley 旗下的跨学科期刊， ，，，，，，涵盖质料科学， ，，，，，，物理和化学， ，，，，，，医学和生命科学以及工程学的基础和应用研究。。。。。。Advanced Science 最新影响因子为17.521， ，，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。。
研究配景
小标准软体机械人由于其标准优势和柔顺性， ，，，，，，可以作为医疗机械人无创地进入人体器官和组织执行手术或者递送药物。。。。。。由于磁场可以无损地穿透人体， ，，，，，，并可准确调控， ，，，，，，磁场使用的磁性软体机械人在医疗机械人中有很大的应用潜力。。。。。。现在， ，，，，，，研究职员已经开发出可以实现多模态多情形运动的磁性软体机械人， ，，，，，，可是使用性更强、越发迅速的两栖磁性软体机械人的实现仍保存挑战， ，，，，，，此类机械人可以应用于胃肠道的药物递送， ，，，，，，进一步扩展软体机械人的应用场景。。。。。。别的， ，，，，，，实现液面上的可控跳跃可以进一步拓展两栖机械人的运动空间和使命多样性。。。。。。
研究要领
作者提出了一种基于磁性弹性体的微型软体机械人（图1A）。。。。。。通过在外貌修饰超疏水的二氧化硅纳米颗粒实现超疏水外貌的构建， ，，，，，，从而付与软体机械人在水面上运动的能力。。。。。。该软体机械人奇异的磁化方法使其可以对外部磁场做出快速响应， ，，，，，，从而实现水面上的跳跃（图2）。。。。。。在跳跃历程中， ，，，，，，软体机械人先受到准备磁场的作用， ，，，，，，通过弹性形变伏在水面， ，，，，，，同时贮存一定的弹性势能， ，，，，，，随后在驱动磁场的作用下快速制动， ，，，，，，向下拍吊水面， ，，，，，，使液面变形， ，，，，，，并借助水的外貌张力完成起跳（图1E）。。。。。。在这一历程中， ，，，，，，预先贮存的弹性势能和外部磁场相互配合， ，，，，，，包管该软体机械人在加速历程中始终坚持较高的能量输入， ，，，，，，使机械人获得足够的动能脱离水面（图1G）。。。。。。为了研究该软体机械人的水面跳跃行为， ，，，，，，作者构建了跳跃历程的动力学模子， ，，，，，，该模子可以准确展望软体机械人水面跳跃的高度随驱动磁场强度的转变， ，，，，，，基于该动力学模子， ，，，，，，作者优化了该软体机械人的控制战略。。。。。。通过调理驱动磁场的角度， ，，，，，，作者同时实现了软体机械人跳跃轨迹的控制（图3）， ，，，，，，并建设了机械人定向跳跃的运动学模子。。。。。；； ； ；；；；诒疚奶岢龅亩ρＷ雍驮硕Ｗ， ，，，，，，该软体机械人的水面跳跃行为可以被准确展望和控制。。。。。。
图1 磁性软体机械人水面跳跃
图2 磁性软体机械人水面跳跃
图3 磁性软体机械人定向跳跃
借助于本文提出的运动学模子和动力学模子以及可时序编程的磁场， ，，，，，，作者拓展了该软体机械人水面运动模态的多样性和重大性。。。。。。通过准确编程的外部磁场， ，，，，，，实现了软体机械人运动轨迹和姿态的同步控制， ，，，，，，并展示了机械人在重大情形中的可控运动（图4、图5）。。。。。。通过妄想轨迹和运动姿态控制， ，，，，，，该机械人可以在跳跃历程中实现穿越狭窄通道， ，，，，，，翻越障碍物等重大使命（图6）。。。。。。
图4 磁性软体机械人的轨迹？？？ ？刂坪妥颂刂
图5 磁性软体机械人的姿态控制
图6 磁性软体机械人的轨迹？？？ ？刂坪妥颂刂
别的， ，，，，，，作者还探讨了机械人的多模态运动， ，，，，，，针对差别的运动场景设计了差别的步态和驱动战略（图7）。。。。。。该机械人可以实现在水中和水面上的定向游动， ，，，，，，以及在陆地上的走动。。。。。。在搭载功效化模？？？ ？楹， ，，，，，，该软体机械人可以用于执行一些更重大的使命， ，，，，，，如抓取和转运货物， ，，，，，，穿刺软体组织和探索未知情形（图8）。。。。。。
图7 磁性软体机械人的多模态运动
图8 搭载功效模？？？ ？榈拇判匀硖寤等
研究结论
本文设计了一种可以在水面跳跃的两栖磁性软体机械人， ，，，，，，并建设了该机械人的动力学模子和运动学模子。。。。。；； ； ；；；；谖闹薪ㄉ璧哪Ｗ， ，，，，，，该机械人跳跃的运动轨迹和姿态可以获得精准的控制， ，，，，，，并可以完成重大的运动模态。。。。。；； ； ；；；；谑毙虮喑痰拇懦， ，，，，，，作者展示了该机械人在差别应用场景中的多模态运动。。。。。。别的， ，，，，，，作者设计了可搭载的功效模？？？ ？， ，，，，，，为基于该机械人的模？？？ ？榛杓铺峁┝耸髂！！！！。。
作者简介
本文通讯作者为 优德官网 微纳机械人中心主任、香港中文大学（深圳）助理教授俞江帆。。。。。。
俞江帆教授是香港中文大学（深圳）助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者、优德官网（优德官网）微纳机械人中心主任。。。。。。他入选了2021年国家外洋高条理青年人才项目（外洋）， ，，，，，，并担当中国微纳手艺学会微纳米机械人分会理事。。。。。。俞教授在2018年获得香港中文大学博士学位， ，，，，，，先后在香港中文大学（2018-2019）和多伦多大学（2019-2020）作为博士后举行研究事情。。。。。。
俞教授的研究主要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域， ，，，，，，包括其质料设计、基础理论建模、优化驱动控制、及对口生物医学应用。。。。。。俞教授至今揭晓了凌驾50篇顶级期刊及聚会文章， ，，，，，，包括Science Advances、 Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和ACS Nano等。。。。。。他的数篇期刊论文被ESI收录为高引用论文， ，，，，，，并被Science、Nature、CNN等国际机构报导。。。。。。俞教授获得了多个有影响力的奖项， ，，，，，，包括吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications评选的物理学50强文章（2018）、T-Mech最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。。。。。。
本文第一作者为香港中文大学（深圳）在读博士生王一斌。。。。。。
王一斌， ，，，，，，本科结业于哈尔滨工业大学（威海）， ，，，，，，硕士结业于卡内基梅隆大学， ，，，，，，现在在香港中文大学（深圳）俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。。主要研究偏向为小标准磁性软体机械人的结构设计、事情机理、驱动模式以及基于磁性软体机械人的生物医疗应用。。。。。。
* 相关论文信息由论文作者提供
