Umfassende Modellierung der Korkscrew-Bewegung in Mikro-/Nano-Robotern mit allgemeinen helikalen Strukturen

Mikro-/Nano-Roboter (MNRs) haben ein beeindruckendes Potenzial in minimal-invasiven gezielten therapeutischen Anwendungen durch Blutgefäße, was disruptive Auswirkungen auf die Verbesserung der menschlichen Gesundheit hat. Der klinische Einsatz von MNRs steht jedoch aufgrund intrinsischer Einschränkungen, wie der Überwindung des Blutflusses, noch bevor. Diese Engpässe wurden bislang empirisch nicht gelöst. Um sie anzugehen, ist ein vollständiges Verständnis des Verhaltens von MNRs als erster Schritt notwendig. Das gemeinsame Bewegungsprinzip von MNRs ist die Korkscrew-Bewegung mit einer helical Struktur. Das bestehende dynamische Modell ist nur auf Standard-heikale MNRs anwendbar. In diesem Papier schlagen wir ein dynamisches Modell für allgemeine MNRs ohne Strukturbegrenzungen vor. Umfassende Simulationen und Experimente wurden durchgeführt, die die Gültigkeit und Genauigkeit unseres Modells zeigen. Ein solches Modell kann als zuverlässige Grundlage für das Design, die Optimierung und die Kontrolle von MNRs dienen und als mächtiges Werkzeug zur Gewinnung fluiddynamischer Erkenntnisse fungieren, wodurch die Entwicklung auf diesem Gebiet beschleunigt wird. Mikro-/Nano-Roboter (MNRs) haben Potenzial für minimal-invasive gezielte Therapien durch Blutgefäße, aber der klinische Einsatz wird durch Herausforderungen wie die Überwindung des Blutflusses behindert. Diese Studie schlägt ein dynamisches Modell für allgemeine MNRs ohne strukturelle Einschränkungen vor, das durch Simulationen und Experimente validiert wurde, um ihr Design, ihre Optimierung und Kontrolle zu erleichtern.