尺蠖仿生磁驱机器人壳

主动驱动，肠道通行

一种外部磁场驱动的仿生机器人壳体，通过磁扭转弹簧的伸缩与柔性刷毛的差速摩擦实现尺蠖式爬行，可提升胶囊内窥镜在肠道内的主动运动能力。

Xinkai, Yu · 王焦乐 · Su, Jingran · 宋霜

IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2025

参数信息

直径

16 mm

长度

31.3 mm

体外平均速度

2.63 mm/s

体内平均速度

2.7 mm/s

技术优势

无需改造内窥镜

机器人壳可直接套在商用胶囊内窥镜外，即插即用，避免对已认证医疗设备进行任何改动。

能主动爬行

利用外部磁场驱动磁扭转弹簧反复伸缩，配合柔性刷毛的差速摩擦实现尺蠖式前进，可在肠道中主动移动。

体内外都验证过

在体外猪肠和体内肠道实验中均成功通过，平均速度分别达到2.63 mm/s和2.7 mm/s，证明其在真实管状环境中的可行性。

应用场景

• 胶囊内窥镜主动驱动：让胶囊内窥镜在肠道内主动行进，摆脱蠕动依赖，提高诊断可控性。
• 磁控微型机器人：用外部磁场无线驱动机器人壳体，无需内置电源即可实现伸缩运动。
• 仿生软体机器人：模仿尺蠖的爬行方式，通过交替伸缩和差速摩擦在柔软管腔中推进。
• 微流控与微执行器：磁扭转弹簧作为微型执行器，将外部磁场转化为可控的伸缩动作。