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近日，，，，，，z6首页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 上颁发题为“Amphibious miniature soft jumping robot with on-demand in-flight maneuver”的文章。。。。。。

近日，，，，，，z6首页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 上颁发题为“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

期刊介绍

Advanced Science 是 Wiley 旗下的跨学科期刊，，，，，，涵盖资料科学，，，，，，物理和化学，，，，，，医学和性命科学以及工程学的基础和利用钻延祝。。。。。Advanced Science 最新影响因子为17.521，，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。。

钻研布景

幼尺度软体机械人由于其尺杜着势和柔顺性，，，，，，能够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。。。。。。由于磁场能够无损地穿透人体，，，，，，并可精确调控，，，，，，磁场把持的磁性软体机械人在医疗机械人中有很大的利用潜力。。。。。。目前，，，，，，钻研人员已经开发出能够实现多模态多环境活动的磁性软体机械人，，，，，，但是把持性更强、越发火速的两栖磁性软体机械人的实现仍存在挑战，，，，，，此类机械人能够利用于胃肠路的药物递送，，，，，，进一步扩大软体机械人的利用场景。。。。。。此表，，，，，，实现液面上的可控跳跃能够进一步拓展两栖机械人的活动空间和工作多样性。。。。。。

钻研步骤

作者提出了一种基于磁性弹性体的微型软体机械人（图1A）。。。。。。通过在表表建饰超疏水的二氧化硅纳米颗粒实现超疏水表表的构建，，，，，，从而赋予软体机械人在水面上活动的能力。。。。。。该软体机械人怪异的磁化方式使其能够对表部磁场做出急剧响应，，，，，，从而实现水面上的跳跃（图2）。。。。。。在跳跃过程中，，，，，，软体机械人先受到预备磁场的作用，，，，，，通过弹性形变伏在水面，，，，，，同时贮存肯定的弹性势能，，，，，，随后在驱动磁场的作用下急剧造动，，，，，，向下拍汲水面，，，，，，使液面变形，，，，，，并借助水的表表张力实现起跳（图1E）。。。。。。在这一过程中，，，，，，预先贮存的弹性势能和表部磁场相互共同，，，，，，保障该软体机械人在加快过程中始终维持较高的能量输入，，，，，，使机械人获得足够的动能脱离水面（图1G）。。。。。。为了钻研该软体机械人的水面跳跃行为，，，，，，作者构建了跳跃过程的动力学模型，，，，，，该模型能够正确预测软体机械人水面跳跃的高度随驱动磁场强度的变动，，，，，，基于该动力学模型，，，，，，作者优化了该软体机械人的节造战术。。。。。。通过调节驱动磁场的角度，，，，，，作者同时实现了软体机械人跳跃轨迹的节造（图3），，，，，，并成立了机械人定向跳跃的活动学模型。。。。。；；；；；；；诒疚奶岢龅亩ρＰ秃突疃Ｐ停，，，，，该软体机械人的水面跳跃行为能够被精确预测和节造。。。。。。

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

借助于本文提出的活动学模型和动力学模型以及可时序编程的磁场。。。。。，，，，，作者拓展了该软体机械人水面活动模态的多样性和复杂性。。。。。。通过精确编程的表部磁场。。。。。，，，，，实现了软体机械人活动轨迹和姿势的同步节造，，，，，，并展示了机械人在复杂环境中的可控活动（图4、图5）。。。。。。通过规划轨迹和活动姿势节造，，，，，，该机械人能够在跳跃过程中实现穿越狭幼通路，，，，，，翻越阻碍物等复杂工作（图6）。。。。。。

图4 磁性软体机械人的轨？？？？？＝谠旌妥耸平谠

图5 磁性软体机械人的姿势节造

图6 磁性软体机械人的轨？？？？？＝谠旌妥耸平谠

此表，，，，，，作者还探索了机械人的多模态活动，，，，，，针对分歧的运动场景设计了分歧的步态和驱动战术（图7）。。。。。。该机械人能够实此刻水中和水面上的定向游动，，，，，，以及在陆地上的走动。。。。。。在搭载职能化？？？？？？楹螅，，，，，该软体机械人能够用于执行一些更复杂的工作，，，，，，如抓取和转运货物，，，，，，穿刺软体组织和索求未知环境（图8）。。。。。。

图7 磁性软体机械人的多模态活动

图8 搭载职能？？？？？？榈拇判匀硖寤等

钻研结论

本文设计了一种能够在水面跳跃的两栖磁性软体机械人，，，，，，并成立了该机械人的动力学模型和活动学模型。。。。。；；；；；；；谖闹谐闪⒌哪Ｐ停，，，，，该机械人跳跃的活动轨迹和姿势能够得到精准的节造，，，，，，并能够实现复杂的活动模态。。。。。；；；；；；；谑毙虮喑痰拇懦。。。。。。，，，，，作者展示了该机械人在分歧利用场景中的多模态活动。。。。。。此表，，，，，，作者设计了可搭载的职能？？？？？？椋，，，，，为基于该机械人的？？？？？？榛杓铺峁┝耸痉丁。。。。。

作者简介

本文通讯作者为 z6首页微纳机械人中心主任、香港中文大学（丽江）助理教授俞江帆。。。。。。

俞江帆教授是香港中文大学（丽江）助理教授、香港中文大学（丽江）校长青年学者、z6首页（z6首页）微纳机械人中心主任。。。。。。他入选了2021年国度海表高档次青年人才项目（海表），，，，，，并担任中国微纳技术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）作为博士后进行钻研工作。。。。。。

俞教授的钻研重要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，，蕴含其资料设计、基础理论建模、优化驱动节造、及对口生物医学利用。。。。。。俞教授至今颁发了超过50篇顶级期刊及会议文章，，，，，，蕴含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，，，，，，蕴含吴文俊人为智能科技奖天然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications评比的物理学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（丽江）在读博士生王一斌。。。。。。

王一斌，，，，，，本科毕业于哈尔滨工业大学（平顶山），，，，，，硕士毕业于卡内基梅隆大学，，，，，，目前在香港中文大学（丽江）俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。。重要钻研方向为幼尺度磁性软体机械人的结构设计、工作机理、驱动模式以及基于磁性软体机械人的生物医疗利用。。。。。。

* 有关论文信息由论文作者提供

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