近日,清华大学柔性电子技术与器件国家重点实验室博仁恒副教授团队在《FlexTech》期刊发表题为《结构化磁驱动软体机器人》的综述文章。该研究深入探讨了磁软机器人的结构构型与运动模式之间的内在联系,系统梳理了现有磁软机器人的材料组成、制备工艺、运动机制及应用场景,并针对当前挑战与未来方向提出了具有前瞻性的见解。
磁软机器人凭借响应速度快、可控性高、形变能力大等优势,在临床手术、靶向药物递送等领域展现出巨大潜力。近年来,随着材料合成与微纳加工技术的突破,此类机器人衍生出多种结构构型,实现了爬行、跳跃、游动等多样化运动模式,极大拓展了其功能边界。当前领域的核心挑战在于如何通过结构设计的创新,诱导产生更多样化的运动模式,从而提升机器人在复杂非结构化环境中的适应性与任务执行能力。
文章以结构与运动的内在关联为框架,将磁软机器人划分为一维、二维、三维及流体基四大类型,系统总结了各类结构诱导的运动模式及其内在规律。在此基础上,研究进一步指出了该领域面临的三大关键挑战,并展望了未来发展的三个核心方向:一是融合结构构型、运动模式与特定任务功能的协同设计路径;二是微纳尺度的精密制造技术;三是实现更高水平的功能集成。
该研究成果于2025年3月31日正式发表。博仁恒博士长期致力于3D柔性电子器件及纳米功能薄膜材料合成等前沿交叉领域,已在《Science》《Science Advances》《Advanced Materials》等顶级期刊发表论文40余篇,其中10余篇为第一或通讯作者。《FlexTech》作为由清华大学出版社与Wiley联合出版、清华大学柔性电子技术与器件国家重点实验室提供学术支持的国际期刊,专注于发布柔性技术领域的原创性实验与理论研究。
对于中国软体机器人产业而言,该综述不仅厘清了结构工程对运动性能的决定性作用,更为国内科研团队在高端医疗机器人及微纳操作系统的研发中提供了重要的理论参考与设计思路。
