RI: Medium: Light Responsive Polymer Magnetic Microrobots with Dual Mode Sensing for Biomedical and Advanced Manufacturing Applications
RI:中:具有双模式传感的光响应聚合物磁性微型机器人,适用于生物医学和先进制造应用
基本信息
- 批准号:1763689
- 负责人:
- 金额:$ 100万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Microrobots have many potential applications in applications as diverse as biomedical and advanced manufacturing. While current microrobots can navigate using externally applied magnetic fields, their lack of sensing and manipulation limit their capabilities. In particular, micro-force information is essential for safe biomanipulation, sensing biological processes, and performing microassembly tasks in advanced manufacturing applications. In addition, mobile microrobots that can sense electrical potentials and connections of cells will enable the characterization and study of therapeutic strategies, assisting in the treatment of various cancers. As part of the planned outreach activities, researchers will develop STEM outreach programs with Deaf Kids CODE to help empower deaf/hard of hearing K-12 students.To this end, the project will create a new class of light responsive polymer magnetic microrobots (LRPMMs) with active end-effectors and dual-mode sensing capabilities. An embedded magnetic body will enable the use of external magnetic fields to control microrobots to navigate in the workspace. The active end-effectors will be made from responsive polymers and actuated by structured light patterns. The polymer structures will be calibrated so vision-based force-sensing techniques can be applied. Additionally, electrochromic properties will be embedded into the polymers to enable detection of electrical potential levels in the environment through their change in color. The proposed research tasks include the design and fabrication of the LRPMMs; optical system development for structured light actuation, sensing, and tracking; and control and experimental validation.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
微型机器人在像生物医学和高级制造一样多样化的应用中具有许多潜在的应用。 虽然当前的微型机器人可以使用外部施加的磁场导航,但缺乏感应和操纵限制了其功能。 特别是,微力信息对于安全的生物管理,传感生物过程以及在高级制造应用中执行微型材料任务至关重要。 此外,可以感觉到细胞电势和连接的流动微型机器人将使治疗策略的表征和研究有助于治疗各种癌症。 作为计划的外展活动的一部分,研究人员将使用聋哑儿童代码开发STEM外展计划,以帮助聋哑/难以听取K-12学生的能力。为此,该项目将创建一类新的光线响应聚合物磁性微机器人(LRPMMS),具有主动最终效果和双模式传感能力。 嵌入式磁体将使外部磁场能够控制微型机器人在工作区中导航。 活性终极效应将由响应性聚合物制成,并由结构化的光模式驱动。聚合物结构将进行校准,因此可以应用基于视觉的力传感技术。此外,电致色素特性将嵌入聚合物中,以通过其颜色变化来检测环境中的电势水平。拟议的研究任务包括LRPMM的设计和制造;结构化光驱动,传感和跟踪的光学系统开发;该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是通过基金会的知识分子优点和更广泛的影响标准来评估值得支持的。
项目成果
期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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- 通讯作者:Zhang, Song
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- DOI:10.1364/josaa.398644
- 发表时间:2020-09-01
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- 影响因子:1.9
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- 通讯作者:Zhang, Song
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- 期刊:
- 影响因子:2.3
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- 通讯作者:Cappelleri, David J. J.
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- 影响因子:3.8
- 作者:Liao, Yi-Hong;Xu, Manzhu;Zhang, Song
- 通讯作者:Zhang, Song
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- 期刊:
- 影响因子:7.4
- 作者:Adam, Georges;Benouhiba, Amine;Cappelleri, David J.
- 通讯作者:Cappelleri, David J.
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