КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 24-29-00653

НазваниеПоиск и теоретико-экспериментальное обоснование новых моделей и алгоритмов бесконтактных систем управления микророботами на основе магнитоактивных материалов

Руководитель Мальчиков Андрей Васильевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" , Курская обл

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-107 - Мехатроника и робототехника

Ключевые слова мягкая робототехника, микроробототехника, системы управления, сенсорика, адресная доставка, умные материалы, магнитоуправляемые объекты, магнитоактивные материалы

Код ГРНТИ50.30.03

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В настоящее время одним из перспективных направлений робототехники является создание миниатюрных роботов, способных осуществлять неинвазивную диагностику и манипуляции внутри человеческого организма, адресную доставку лекарственных средств, локальные оперативные вмешательства и т.д. Появлению и активному развитию данного направления в робототехнике поспособствовали создание методов формирования микроскопических объектов на основе мягких магнитоактивных материалов, таких как: магнитные жидкости, магнитные гели, магнитные полимеры, магнитные ПАВ и т.д. Микророботы, выполненные на основе мягких магнитоактивных материалов, могут быть наделены специальными свойствами, позволяющими им взаимодействовать только с определенными видами биологических объектов (клеток, белков, вирусов и пр.), иметь многослойную структуру, позволяющую располагать внутри полезную нагрузку, например лекарства. При этом управляются такие объекты внешним магнитным полем, в общем случае не взаимодействующим с биологическими тканями. Возможность бесконтактного управления динамикой движения, свойствами и формой микроробота из магнитоактивных веществ позволяет использовать их для неинвазивной диагностики внутренних органов, для локальных оперативных вмешательств, для адресной доставки веществ внутри естественных полостей организма. Данная тематика является фронтиром современной науки в области микроробототехники, что подтверждается неуклонно растущим числом конференций и публикаций по данной тематике в ведущих зарубежных журналах (Science, Nature, Soft Robotics и др.). Основной акцент в научных работах сделан на синтезе новых материалов для таких микрообъектов, изучение их физических свойств, в том числе под действием внешних воздействий. Однако вопросам организации управления и алгоритмам регулирования процессов магнитоуправляемого перемещения внимания уделено не достаточно. Создание магнитоактивных мягких роботов (Magnetic soft robots), способных выполнять прикладные задачи, предполагает разработку методов организации управляемого движения за счет использования внешних магнитных полей. Построение единой концепции организации бесконтактной системы управления магнитоактивными микрообъектами, начиная от твердых частиц простой формы с переходом на анизотропную, и с дальнейшим развитием управления динамикой магнитных полимерных материалов и объектов на основе магнитожидкостных капель – послужит научным базисом при создании мягких магнитоуправляемых роботов. Кроме того, так как биологические ткани являются оптически непрозрачными, то актуальным вопросом является разработка средств бесконтактного определения положения и ориентации микрообъекта при реализации управляемого движения в непрозрачных средах. Объектом исследования в данном проекте являются робототехнический комплекс, состоящий из магнитоактивного микрообъекта (микроробота), мехатронной системы формирующей внешнее неоднородное магнитное поле как средство создания управляемого движения объекта и измерительной системы, включающей, в том числе бесконтактные датчики. Цель исследования состоит в поиске и теоретико-экспериментальном обосновании новых моделей и алгоритмов бесконтактного управления движением и свойствами магнитоактивных мягких микророботов, за счет внешних неоднородных полей реконфигурируемых на основании данных с измерительной системы. Данное исследование является пионерским на территории Российской Федерации, а аналогичные исследования проводились только ограниченным кругом коллективов из Китая, Японии и США. Новизна проекта в мировом масштабе, прежде всего, заключается в создании и исследовании методов организации управляемых внешних пространственно неоднородных магнитных полей, а также экспериментальных исследованиях управляемого движения магнитоактивных мягких микророботов по различным траекториям и при наличии различных внешних воздействий.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---