Recientemente, el Profesor Li Mujun, Profesor Asociado de la Escuela de Ingeniería Científica y Tecnológica de la Universidad de Ciencia y Tecnología y el Instituto de Humanógrafos, el Profesor Zhang Shiwu, y el Profesor Li Xianyang de la Escuela de Informática y Tecnología, propusieron un nuevo tipo de máquina de software de control magnético de reprogramación dinámica.
A través del diseño de resonancia magnética aceptable combinada con materiales blandos variables, se realizó la reprogramación in situ de robots de software magnéticos individuales o múltiples, y se demostró su aplicación en tareas complejas, colaboración de múltiples máquinas y ensamblaje in situ. Logros a “Reprograma dinámico direccionable y perceptible de máquinas blandas ferromagnéticas” Publicado en la revista de renombre internacional 《Natural Newsletter》 (Nature Communications) en.
Los robots de software controlados magnéticamente son ampliamente utilizados en biomedicina debido a su capacidad de control inalámbrico, multifuncionalidad y bioseguridad. Sin embargo, los robots de software magnético tradicionales se basan en el modo de magnetización fija, y sus funciones y adaptabilidad se limitan a una sola forma preestablecida. Al mismo tiempo, debido a la existencia de un campo magnético global, la forma de lograr la unidad selectiva y la colaboración conjunta entre sistemas de múltiples máquinas también ha sido la aplicación de robots de software de control magnético. En respuesta a los problemas anteriores, el equipo de investigación propuso una estrategia de control para la sinergia de campo multimagnético. A través del diseño flexible del circuito de resonancia, las áreas específicas del robot de calentamiento selectivo de campo magnético de alta frecuencia (50-400 kHz) se pueden usar para percibir el estado de transmisión de energía en tiempo real. Al mismo tiempo, se utiliza el material compuesto magnético variable de baja temperatura, y el campo magnético de pulso se utiliza para romper la fuerza inter-magnar de las partículas magnéticas. Bajo el campo magnético de baja programación de 40 mT, la dirección de magnetización puede ser reconstruida rápidamente por la fase sólido-líquido, y la fuerza de magnetización es mayor que el método tradicional. 104%. Esta estrategia de control puede completar la magnetización y la reconstrucción dentro del rango de temperatura de bioseguridad (30-70℃) para evitar quemaduras a alta temperatura en organismos.
Figura 1. Diseño de máquina de software magnético de reprogramación dinámica
La máquina de software de control magnético de reprogramación dinámica propuesta por el equipo de investigación ha mostrado ventajas significativas en aplicaciones de múltiples escenas, desde la deformación multimodal de una sola máquina hasta la conducción selectiva y colaboración de múltiples máquinas, desde la entrega de objetivos hasta experimentos biológicos, y ha logrado un avance en la aplicación de múltiples escenas. Con el fin de demostrar su capacidad para deformar múltiples modos, el equipo de investigación ha desarrollado un sistema de control magnético basado en el brazo mecánico y un robot de control magnético de ruedas miniaturizado.En el entorno gástrico, el robot de rueda puede lograr fármacos multi-objetivo a través del control de magnetización dinámica Liberación, localizar con precisión el área de la lesión, y realizar su aplicación en el tratamiento médico de precisión y la medicina de entrega objetivo. Además, a través de una estrategia de reprogramación dinámica, el equipo de investigación logró la conducción selectiva y la colaboración de sistemas de múltiples máquinas. en Experimentos biológicos en operación remota, El robot de diseño miniaturizado puede transportar diferentes reactivos para lograr un teñido selectivo en la escena del cultivo celular, marcando el esqueleto celular y el dispositivo celular por separado. También permite que el ensamblaje/desintegración dinámica entre múltiples robots forme una estructura compuesta que satisfaga las necesidades de la tarea (como un alargador que cruza la ranura), rompe el límite de tamaño único y mejora la escalabilidad del sistema.
Figura 2. Aplicación multidisciplinaria de máquinas de software magnético reprogramables dinámicas
Sun Yuxuan Postdoctoral, estudiante de doctorado Sun Boxi, y el estudiante de doctorado Cui Xiang, Escuela de Ciencias de la Computación y Tecnología, Departamento de Instrumentos de Precisión Mecánica y Precisión, Universidad China de Ciencia y Tecnología, son coautores de la tesis. El Profesor Asociado Li Mujun, el Profesor Zhang Shiwu y el Profesor Li Xianyang son coautores. El Profesor Li Weihua, Universidad de Wulongong, Australia, el Profesor He Li, Departamento de Ciencias de la Vida y Medicina, y el Primer Hospital Afiliado, Universidad China de Ciencia y Tecnología, es el coautor del artículo. La investigación fue apoyada por el Programa de Investigación y Desarrollo Clave Nacional del Ministerio de Ciencia y Tecnología, el Fondo de Ciencias Naturales de la Provincia de Anhui y el Fondo de Investigación del Programa de Doble Primera Clase de la Universidad China de Ciencia y Tecnología. Algunos experimentos fueron apoyados por plataformas como el Centro de Investigación y Fabricación Weiner de la Universidad China de Ciencia y Tecnología y el Centro de Experimentos de Ciencia Politécnica de la Universidad China de Ciencia y Tecnología.
Enlace de papel: https://doi.org/10.1038/s41467-025-57454-w
Universidad de Ciencia y Tecnología de China News. Traducido al español
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