The concept of creating all-mechanical soft microrobotic systems has great potential to address outstanding challenges in biomedical applications, and introduce more sustainable and multifunctional products. To this end, magnetic fields and light have been extensively studied as potential energy sources. On the other hand, coupling the response of materials to pressure waves has been overlooked despite the abundant use of acoustics in nature and engineering solutions. In this study, we show that programmed commands can be contained on 3D nanoprinted polymer systems with the introduction of selectively excited air bubbles and rationally designed compliant mechanisms. A repertoire of micromechanical systems is engineered using experimentally validated computational models that consider the effects of primary and secondary pressure fields on entrapped air bubbles and the surrounding fluid. Coupling the dynamics of bubble oscillators reveals rich acoustofluidic interactions that can be programmed in space and time. We prescribe kinematics by harnessing the forces generated through these interactions to deform structural elements, which can be remotely reconfigured on demand with the incorporation of mechanical switches. These basic actuation and analog control modules will serve as the building blocks for the development of a novel class of micromechanical systems powered and programmed by acoustic signals.

中文翻译：

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3D 打印声学可编程软微致动器,3D 打印声学可编程软微致动器

创建全机械软微型机器人系统的概念具有巨大的潜力，可以解决生物医学应用中的突出挑战，并推出更具可持续性和多功能的产品。为此，磁场和光作为潜在能源得到了广泛研究。另一方面，尽管在自然界和工程解决方案中大量使用声学，但耦合材料对压力波的响应却被忽视了。在这项研究中，我们展示了通过引入选择性激发的气泡和合理设计的顺应机制，可以将编程命令包含在 3D 纳米打印聚合物系统中。一系列微机械系统是使用经过实验验证的计算模型设计的，这些模型考虑了初级和次级压力场对夹带气泡和周围流体的影响。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。,创建全机械软微型机器人系统的概念具有巨大的潜力，可以解决生物医学应用中的突出挑战，并推出更具可持续性和多功能的产品。为此，磁场和光作为潜在能源得到了广泛研究。另一方面，尽管在自然界和工程解决方案中大量使用声学，但耦合材料对压力波的响应却被忽视了。在这项研究中，我们展示了通过引入选择性激发的气泡和合理设计的顺应机制，可以将编程命令包含在 3D 纳米打印聚合物系统中。一系列微机械系统是使用经过实验验证的计算模型设计的，这些模型考虑了初级和次级压力场对夹带气泡和周围流体的影响。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。耦合气泡振荡器的动力学揭示了可以在空间和时间上进行编程的丰富的声流体相互作用。我们通过利用这些相互作用产生的力使结构元件变形来规定运动学，这些元件可以通过结合机械开关根据需要远程重新配置。这些基本的驱动和模拟控制模块将作为构建模块，用于开发由声信号驱动和编程的新型微机械系统。