1. 研究目的与意义
近年来，分子生物学逐渐开始从细胞与分子的层面开展研究，在基因工程、细胞病变检测、药物靶向输送等方面发挥了重要的作用。而单分子操作技术作为分子生物学中的重要技术，能够在实现实时观测的同时，对单分子施加主动的操控力，从而操作并检测其运动与变化。
单分子操控技术有两种方式：一是以原子力显微镜为代表的通过探针直接接触并进行操控的方式，原子力显微镜通过弹性悬臂梁测量探针与被测试样品之间的原子力；二是以光镊和磁摄为代表的通过场对特定微粒施加力并进行操控的方式。我们现在研究的永磁铁作为磁镊的一种，与其他几种非磁方式对单分子操控有着很高的优越性，具体体现在如下几个方面：
1）与原子力显微镜形式相比，永磁铁磁镊具有非接触、无机械损伤、无热损伤的特点；
2. 研究内容和预期目标
磁场作为驱动力，通过产生的空间电磁场作用于多种形状的磁性微机器人，驱动微机器人进行路径跟踪，避障控制。
主要研究内容：
1)机械臂搭载永磁铁驱动的微机器人操控平台设计、建模、仿真、标定及制造；
3. 研究的方法与步骤
基于麦克斯韦方程组分析永磁铁的空间磁场分布并建立永磁铁磁极的空间磁场分布模型，根据模型来改变永磁铁与小磁块的相对位置来控制小磁块所在位置的磁感应强度和梯度，从而进一步对小磁块施加不同大小和方向的力，实现对其位置和运动轨迹的控制。步骤如下：
- 建模 分别对永磁铁和小磁块建立空间磁场分布模型，然后再建立由小磁块和永磁铁磁场的相互作用而产生的相互作用力的分布模型，进而进行分析和模拟小磁块的运动轨迹；
- 系统搭建 软件上编写程序实现机械臂的定向和定量以及运动条件的运动的程序，硬件上完成机械臂，永磁铁和小磁铁及其运动平台的搭建；
- 实验验证 校准磁极坐标与小磁块的磁感应强度的关系，控制小磁块沿着指定方向运动。
4. 参考文献
[1]e. j. furlani and e. p. furlani, “a model for predicting magnetic targeting of multifunctional particles in the microvasculature,”journal of magnetism and magnetic materials, vol. 312, no. 1, pp. 187–193, may 2007.
[2]x. wanget al., “a three-dimensional magnetic tweezer system for intraembryonic navigation and measurement,”ieee transactions on robotics, vol. 34, no. 1, pp. 240–247, feb. 2019.
[3]z. g. forbes, b. b. yellen, k. a. barbee, and g. friedman, “an approach to targeted drug delivery based on uniform magnetic fields,”ieee transactions on magnetics, vol. 39, no. 5, pp. 3372–3377, sep. 2003.
5. 计划与进度安排
1)2022-12-22～2022-2-10查阅文献资料，进行文献综述，翻译英文文献；
2)2022-2-11～2022-3-17撰写开题报告，对系统所需硬件等进行选型；用三维造型软件进行产品零件的立体造型设计；
