A Magnetic Millirobot Walks on Slippery Biological Surfaces for Targeted Cargo Delivery

要約

小型ロボットは、低侵襲医療における標的を絞った荷物の配送に大きな可能性を秘めています。
しかし、現在のロボットは、特に重い荷物を積んだ場合に、滑りやすい生体組織の表面上で効率的に移動するという課題に直面することがよくあります。
今回我々は、両足を交互に軟組織表面に固定し、本体を往復回転させて前進することで、ざらざらした滑りやすい生体組織の上を歩くことができる磁性ミリロボットを報告する。
私たちは移動を実験的に研究し、数値シミュレーションで検証し、さまざまな地形や荷重条件に合わせて作動パラメータを最適化しました。
さらに、人間スケールの空間内での無線作動を可能にする永久磁石のセットアップを開発しました。これにより、ミリロボットを正確に制御して、複雑な軌道をたどり、垂直の壁をよじ登り、自重の最大 4 倍の荷物を運ぶことができます。
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標的位置に到達すると、液体薬剤を組織内に放出するための展開シーケンスが実行されます。
起伏の多い生物学的地形での当社のミリロボットの安定した歩行と、その重い積載量の組み合わせにより、ミリロボットは、目標を絞った貨物配送のための多用途かつ効果的な小型車両となっています。

要約(オリジナル)

Small-scale robots hold great potential for targeted cargo delivery in minimally-inv asive medicine. However, current robots often face challenges to locomote efficiently on slip pery biological tissue surfaces, especially when loaded with heavy cargos. Here, we report a magnetic millirobot that can walk on rough and slippery biological tissues by anchoring itself on the soft tissue surface alternatingly with two feet and reciprocally rotating the body to mov e forward. We experimentally studied the locomotion, validated it with numerical simulations and optimized the actuation parameters to fit various terrains and loading conditions. Further more, we developed a permanent magnet set-up to enable wireless actuation within a huma n-scale volume which allows precise control of the millirobot to follow complex trajectories, cl imb vertical walls, and carry cargo up to four times of its own weight. Upon reaching the targ et location, it performs a deployment sequence to release the liquid drug into tissues. The ro bust gait of our millirobot on rough biological terrains, combined with its heavy load capacity, make it a versatile and effective miniaturized vehicle for targeted cargo delivery.

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