在生物醫學(xué)研究中，對生物顆粒（如細胞和生物組織）的操作，特別是捕獲和運輸，是各種生物應用的基礎。許多工具和驅動(dòng)系統被設計用來(lái)提高操作的準確性和效率。磁驅動(dòng)機器人具有精確操縱粒子或生物組織的能力，在生物醫學(xué)、生物工程和生物物理學(xué)領(lǐng)域具有重要的潛力。然而，具有預定形狀的剛性機器人的變形能力是有限的，這限制了其在狹小的空間的運動(dòng)。

   近日，北京航空航天大學(xué)機械工程學(xué)院仿生與微納研究所馮林副教授等研發(fā)了一種可變小型機器人，該機器人是利用具有磁性和流體性質(zhì)的鐵磁流體這一新型材料所研制的。該磁流體基機器人不僅可以根據不同的磁場(chǎng)的分布形成不同的形狀，從而完成不同的任務(wù)；并且還可以借助于操作平臺的疏水處理，使得磁流體基機器人與基板間的摩擦減小，進(jìn)而簡(jiǎn)單高效地提高了機器人的實(shí)際輸出力。

圖1. 通過(guò)多種形狀的永磁鐵產(chǎn)生的集中磁場(chǎng)改變磁流體形狀進(jìn)而達到搬運不同模塊的目的

為了證明這種磁流體基機器人所具有的且剛性機器人所欠缺的實(shí)際應用能力，作者設計了幾個(gè)驗證實(shí)驗：1.制造不同形狀的永磁體并磁化，觀(guān)察不同磁場(chǎng)下磁流體基機器人的變形情況；2. 打印不同形狀的模塊，測試磁流體機器人的搬運能力；3.打印狹縫，測試機器人穿越窄縫的性能。通過(guò)采用PμSL 3D打印技術(shù)（nanoArch S140，摩方精密），實(shí)現了驗證實(shí)驗中的搬運模塊、永磁模具及狹縫的精密制造。

圖2. 永磁體的制造流程及磁流體基機器人的變形

圖3. 磁流體基機器人在平面上的三自由度運動(dòng)

圖4. 磁流體基機器人穿越狹縫動(dòng)畫(huà)及實(shí)物演示

該項研究成果獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(No.2019YFB1309700)及北京新星科技計劃項目(No. Z191100001119003)支持，以“Deformable ferrofluid-based millirobot with high motion accuracy and high output force"為題發(fā)表于國際期刊《Applied PhysicsLetters》（北京航空航天大學(xué)陳迪曉碩士為第一作者）。