磁流体液滴机器人(FDR)技术突破 - 磁流体液滴机器人(FDR)兼具顺磁性与液体流动性，在外部磁场调控下可实现自组装、分裂/融合与形态重构等复杂功能，展现出优异的可编程性和操作灵活性 [1] - FDR在海洋微流控、实验室/器官芯片、生物医学工程等领域具有全新操控范式潜力，可显著拓展微操作系统功能边界 [1] - 现有研究主要聚焦全局磁场下的FDR变形重构，但大规模FDR并行控制仍面临精准差异化协同操控的挑战 [2] 清华大学创新操控平台 - 开发基于电磁线圈阵列的可编程操控平台，能同时操控大规模液滴机器人并行协作执行多功能任务 [4] - 平台采用144个小尺寸电磁线圈，在113×113 mm²工作空间内生成局部磁场，实现多点独立驱动 [6] - 系统总功率达400W，单个线圈额定功率仅0.2W，具备高扩展性、低功耗和良好热稳定性 [6] - 通过视觉反馈策略实现多机器人编队独立路径跟踪，相邻线圈运动平均误差<0.4mm，速度15.5mm/s；对角线圈误差<1.0mm，速度18.2mm/s [13] 核心技术创新 - 采用等效建模方法计算电磁线圈磁场分布，结合铁芯磁化效应增强磁场强度，为FDR运动控制提供精确依据 [7] - 提出基于视觉反馈的离散闭环控制策略，以50帧/秒频率实时跟踪FDR位置，通过避碰与时序规划解决多机器人磁场耦合问题 [13] - 实现FDR可逆分裂与合并：当磁场强度比Bₐ/Bb≥0.3时可稳定分裂，体积比与磁场强度呈线性关系 [11] 系统性能验证 - 往复运动测试显示系统经过1000次循环仍保持精确跟踪，重复定位精度稳定 [17] - 热分析表明线圈在0.15A最大电流下温度不超过59°C，断电10分钟内可降至室温 [18] - 多FDR协同排序任务效率比单FDR提升300% [21] - 支持最多144个FDR并行控制，16/36/72个FDR实验验证了同步平移、分布变换等协同能力 [24] - 6个FDR完成"移动-拉伸-分裂-融合"全流程操作仅需11秒 [25] 应用场景展示 - 数字显示与信息编码：FDR编队可快速重组实现字母切换（如Z→N）和摩斯码编码 [27] - 微流控操作：4个FDR分别推动不同颜色染料进入混合区，第5个FDR实现高效搅拌，完成四色编程混合 [30]