本书共分十三章,以磁场驱动的微纳机器人为核心,从单个的微纳机器人到微纳机器人集群,涵盖了当前微纳机器人领域的热点问题与最新研究成果。
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总序
序
前言
第1章 微纳机器人的发展史
1.1 机器人学的发展和微纳机器人的起源
1.2 微纳机器人的集群体系
1.3 本书架构
参考文献
第2章 磁性微纳机器人:现状与应用前景
2.1 磁场驱动的微纳机器人
2.1.1 螺旋推动式微纳机器人
2.1.2 振荡磁场驱动式柔性微纳机器人
2.1.3 其他类型的磁场驱动微纳机器人
2.2 磁导向微纳机器人
2.2.1 磁导向化学驱动式微纳机器人
2.2.2 磁导向趋磁细菌
2.3 结论与展望
参考文献
第3章 不依赖模型的双粒子微机器人运动控制方法
3.1 引言
3.2 双粒子磁性微机器人的驱动方法和运动特性识别
3.3 磁控系统
3.4 控制方案设计
3.4.1 问题的公式化
3.4.2 扩展状态观测器的设计
3.4.3 控制器的设计
3.5 轨迹跟踪实验
3.6 本章总结
参考文献
第4章 荧光磁性孢子微机器人的实时追踪——远程检测难辨梭菌毒素
4.1 引言
4.2 FMSM的制备及其应用前景
4.3 FMSM的表征
4.4 FMSM的驱动性能
4.5 FMSM的荧光性质
4.6 FMSM对难辨梭菌毒素的检测能力
4.7 临床粪便样品中的实际应用
4.8 材料和方法
4.8.1 FMSM合成及实验所用材料
4.8.2 磁性孢子@Fe3O4混合体的合成
4.8.3 荧光磁性孢子@Fe3O4@碳点微机器人的合成
4.8.4 仪器与表征
4.8.5 磁性能及相应的驱动测试
4.8.6 难辨梭菌毒素的检测
4.9 本章总结
参考文献
第5章 磁性孢子微机器人的荧光成像自动控制
5.1 引言
5.2 磁性孢子的制备以及磁驱动
5.2.1 制备方法
5.2.2 驱动原理以及运动特性表征
5.3 磁性孢子在荧光成像引导下的自动控制设计
5.3.1 环境识别
5.3.2 基于PSO的避障路径规划
5.3.3 轨迹跟踪:鲁棒模型预测控制
5.4 轨迹规划和控制方案的仿真及参数确定
5.4.1 路径规划器
5.4.2 干扰观测器的调节
5.4.3 MPC控制器
5.5 细胞精度的运送实验
5.5.1 系统设置
5.5.2 利用荧光成像的轨迹跟踪
5.5.3 利用荧光成像的自动把向递送
5.6 本章总结
参考文献
第6章 微纳机器人集群概述
6.1 引言
6.2 磁场驱动的集群现象
6.2.1 基于粒子的磁场驱动
6.2.2 基于基底的磁场驱动
6.2.3 集体行为:通过旋转磁场的自组装
6.3 电驱动的集群现象
6.3.1 电驱动
6.3.2 集体行为
6.4 声驱动的集群现象
6.5 本章总结
参考文献
第7章 顺磁性纳米粒子链状团聚物的拆解
7.1 引言
7.2 断开及分散过程的物理模型与仿真
7.2.1 分散过程
7.2.2 断开过程
7.3 拆解过程:断开与分散的同步进行
7.4 实验结果
7.4.1 分散实验
7.4.2 拆解实验及拆解后长度分布统计
7.4.3 生物流体中的拆解
7.4.4 拆解的逆过程——组装
7.4.5 非磁性微米小球的定向运送
7.5 本章总结
参考文献
第8章 旋涡状顺磁性纳米粒子集群的生成及运动控制
8.1 引言
8.2 旋涡状集群的生成原理
8.2.1 旋涡的合并
8.2.2 形成VPNS的粒子农度
8.3 旋涡状集群的特征描述
8.4 集群