論文の概要: 3D-Printed Anisotropic Soft Magnetic Coating for Directional Rolling of a Magnetically Actuated Capsule Robot
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.10688v1
- Date: Wed, 11 Feb 2026 09:43:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.359297
- Title: 3D-Printed Anisotropic Soft Magnetic Coating for Directional Rolling of a Magnetically Actuated Capsule Robot
- Title（参考訳）: 磁気駆動型カプセルロボットの方向性転がり用3Dプリント異方性軟磁性コーティング
- Authors: Jin Zhou, Chongxun Wang, Zikang Shen, Fangzhou Xia,
- Abstract要約: 従来の磁気カプセルロボットは、両端に巨大な永久磁石を埋め込んでいる。
内部磁石に代えて磁気コーティングを施したコンパクトな3Dプリントソフトカプセルロボットを提案する。
適合したシリコーン-磁性複合材料は、カプセルサイズがわずかに大きい場合でも、飲み込み性も向上する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.833032119491673
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Capsule robots are promising tools for minimally invasive diagnostics and therapy, with applications from gastrointestinal endoscopy to targeted drug delivery and biopsy sampling. Conventional magnetic capsule robots embed bulky permanent magnets at both ends, reducing the usable cavity by about 10-20 mm and limiting integration of functional modules. We propose a compact, 3D-printed soft capsule robot with a magnetic coating that replaces internal magnets, enabling locomotion via a thin, functional shell while preserving the entire interior cavity as a continuous volume for medical payloads. The compliant silicone-magnetic composite also improves swallowability, even with a slightly larger capsule size. Magnetostatic simulations and experiments confirm that programmed NSSN/SNNS pole distributions provide strong anisotropy and reliable torque generation, enabling stable bidirectional rolling, omnidirectional steering, climbing on 7.5 degree inclines, and traversal of 5 mm protrusions. Rolling motion is sustained when the magnetic field at the capsule reaches at least 0.3 mT, corresponding to an effective actuation depth of 30 mm in our setup. Future work will optimize material composition, coating thickness, and magnetic layouts to enhance force output and durability, while next-generation robotic-arm-based field generators with closed-loop feedback will address nonlinearities and expand maneuverability. Together, these advances aim to transition coating-based capsule robots toward reliable clinical deployment and broaden their applications in minimally invasive diagnostics and therapy.
- Abstract（参考訳）: カプセルロボットは最小限の侵襲的な診断と治療のための有望なツールであり、消化器内視鏡から標的薬物の送達や生検サンプリングまで応用されている。
従来の磁気カプセルロボットは両端にバルク状の永久磁石を埋め込み、使用可能なキャビティを約10～20mm減らし、機能モジュールの統合を制限した。
医療用ペイロードの連続容量として内部空洞全体を保存しながら, 内部磁石を代替する磁気コーティングを施したコンパクトな3Dプリントソフトカプセルロボットを提案する。
適合したシリコーン-磁性複合材料は、カプセルサイズがわずかに大きい場合でも、飲み込み性も向上する。
静磁場シミュレーションと実験により、プログラムされたNSSN/SNNS極分布は、強い異方性と信頼性のあるトルク発生をもたらし、安定した双方向転がり、全方向ステアリング、7.5度の傾斜線への登頂、および5mmの突起のトラバースを可能にすることが確認された。
カプセルの磁場が少なくとも0.3mTに達すると, 回転運動が持続し, 有効動深度は30mmである。
今後、材料組成、コーティング厚み、磁気配置を最適化し、出力と耐久性を高めるとともに、クローズドループフィードバックを持つ次世代ロボットアームベースのフィールドジェネレータは非線形に対処し、操作性を拡張する予定である。
これらの進歩は、コーティングベースのカプセルロボットを信頼性の高い臨床展開に移行し、最小限の侵襲的な診断と治療に応用することを目的としている。
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