磁力因為其高度(du)的(de)(de)(de)可(ke)控性和(he)非接觸式(shi)的(de)(de)(de)特性，在(zai)不同(tong)的(de)(de)(de)領域(yu)中大(da)有所為，諸(zhu)如：磁懸浮、磁力傳動、磁力吸附(fu)等(deng)。當然，如此強(qiang)大(da)的(de)(de)(de)磁場在(zai)醫(yi)療方面也有著巨大(da)的(de)(de)(de)作用。美國Stereotaxis公(gong)司的(de)(de)(de)Niobe ES系統在(zai)心(xin)臟(zang)介入(ru)(ru)和(he)心(xin)血管疾病方面處(chu)于世(shi)界領先地位，這(zhe)套(tao)系統用一(yi)對(dui)永磁體(ti)來產生磁場，使用者可(ke)以在(zai)遠程通過磁場來控制介入(ru)(ru)裝置的(de)(de)(de)工(gong)作尖端，從而(er)完成(cheng)心(xin)臟(zang)導(dao)管的(de)(de)(de)植介入(ru)(ru)手術。這(zhe)套(tao)系統的(de)(de)(de)優勢(shi)非常明(ming)顯，在(zai)實現對(dui)介入(ru)(ru)裝置更精確控制的(de)(de)(de)同(tong)時，還減少了醫(yi)生、工(gong)作人員和(he)患者的(de)(de)(de)X射線暴露時間。
相比于Stereotaxis公司的大(da)型(xing)磁(ci)性(xing)導航系統(tong)，美國范德堡大(da)學(xue)和猶他大(da)學(xue)聯合研(yan)(yan)制(zhi)了一款了小型(xing)化的磁(ci)場控制(zhi)器，這項研(yan)(yan)究于2017年(nian)二月發表在IEEE Transactions on Robotics上(shang)，作者(zhe)為 Krachman，Bruns， Abbott等人。
這(zhe)個磁(ci)場控制器(qi)利用(yong)單(dan)個永(yong)磁(ci)體(ti)來實現(xian)緊湊而廉價的(de)磁(ci)場源(yuan)，進而控制微(wei)型(xing)(xing)彈性桿(gan)(gan)來實現(xian)小范圍內的(de)靈(ling)巧(qiao)操控。這(zhe)套系統的(de)控制方法(fa)(fa)是使用(yong)基(ji)爾霍(huo)夫模型(xing)(xing)將桿(gan)(gan)與機器(qi)人(ren)的(de)運(yun)動關聯(lian)到(dao)桿(gan)(gan)尖(jian)端的(de)偏轉(zhuan)，并且使用(yong)分解(jie)速率(lv)的(de)方法(fa)(fa)來反轉(zhuan)該模型(xing)(xing)以(yi)跟(gen)蹤軌跡。在這(zhe)里，基(ji)爾霍(huo)夫模型(xing)(xing)將桿(gan)(gan)表示(shi)為可以(yi)彎(wan)曲和扭轉(zhuan)，但(dan)是不能伸長、不可剪切(qie)的(de)一維曲線。
這(zhe)套系(xi)統(tong)中所使用的(de)(de)彈(dan)(dan)性桿(gan)(gan)是(shi)一根長(chang)10cm，直(zhi)徑0.24mm的(de)(de)玻璃光(guang)纖，使用粘合劑將兩個(ge)(ge)磁(ci)(ci)體同(tong)軸(zhou)地安(an)裝到桿(gan)(gan)的(de)(de)末端(duan)。這(zhe)兩個(ge)(ge)磁(ci)(ci)體是(shi)圓(yuan)柱(zhu)形(xing)的(de)(de)，每個(ge)(ge)長(chang)1mm，直(zhi)徑0.75mm，并沿圓(yuan)柱(zhu)軸(zhou)磁(ci)(ci)化。外(wai)部(bu)(bu)磁(ci)(ci)場源為一塊方(fang)(fang)形(xing)釹鐵(tie)硼磁(ci)(ci)鐵(tie)，安(an)裝在六自(zi)由(you)度(du)機器人(ren)上的(de)(de)。通過對(dui)機器人(ren)的(de)(de)控(kong)制來實現(xian)磁(ci)(ci)場源在三維空(kong)間內(nei)的(de)(de)精確運動，以此來改變外(wai)部(bu)(bu)磁(ci)(ci)場的(de)(de)方(fang)(fang)向和位置(zhi)，從而完成對(dui)彈(dan)(dan)性桿(gan)(gan)的(de)(de)偏(pian)轉，配(pei)合彈(dan)(dan)性桿(gan)(gan)底部(bu)(bu)的(de)(de)推進裝置(zhi)，便可以實現(xian)對(dui)桿(gan)(gan)末端(duan)的(de)(de)控(kong)制。
為了驗證最終的(de)(de)(de)效果，控制(zhi)彈性(xing)桿(gan)的(de)(de)(de)末端來實(shi)現三(san)(san)維的(de)(de)(de)運(yun)動軌(gui)跡，并利用立體相機拍(pai)攝彈性(xing)桿(gan)末端的(de)(de)(de)空間位置(zhi)。那么，結(jie)果就是圖片中三(san)(san)個邊長(chang)為2cm的(de)(de)(de)正(zheng)方形(xing)軌(gui)跡，其中測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)末端點位置(zhi)顯示(shi)為點，計劃軌(gui)跡顯示(shi)為旁邊的(de)(de)(de)實(shi)線(xian)。同(tong)時還有ZY平面正(zheng)方形(xing)軌(gui)跡的(de)(de)(de)40個采(cai)樣(yang)位置(zhi)構(gou)造的(de)(de)(de)復合(he)照片。
這套系統，可(ke)以通(tong)過機(ji)器人來操控單個(ge)外(wai)部磁體，在沒有反饋的(de)情況(kuang)下獲(huo)得彈(dan)性桿末(mo)端(duan)的(de)復(fu)雜3D軌(gui)跡(ji)。結合基爾霍夫(fu)桿模型、磁場模型和機(ji)器人與推進器的(de)運動學，提出了一種(zhong)軌(gui)跡(ji)規劃方法(fa)。最(zui)終(zhong)實驗證明三維(wei)軌(gui)跡(ji)可(ke)以被精確地執行(xing)。
磁力作為一種神秘的“宇宙之力”，它在醫療領域的微型機器人使用方面有著不可估量的作用。