美国南卫理公会大学（Southern Methodist University）的科学家近日开发出一种新型磁线圈系统，可在无需持续追踪微型机器人位置的情况下对其进行精确控制，从而解决了该领域长期存在的一项技术瓶颈。

传统微型机器人系统大多依赖相机或成像设备实时监测运动轨迹。然而，这些方法在可见度受限的环境（如人体内部或工业管道）中往往存在速度慢、成本高或可靠性差的问题。新系统通过产生均匀的磁场梯度，在工作空间内的任意位置对微型机器人施加一致的磁力，从而彻底消除了对位置追踪的依赖。

该系统的首席发明人Sangwon Lee表示：“在真实场景中，成像方法往往复杂、缓慢、昂贵或不可靠。通过减少或消除位置追踪的需求，我们的系统变得更简单、更稳健，也更适用于那些难以观测的环境，同时仍能提供受控的运动。”

该系统不再根据机器人的位置持续调整磁力，而是确保微型机器人在整个磁场中受到相同的磁拉力，从而免去了传统上对精密导航至关重要的连续位置更新。装置采用六组线圈，沿X、Y、Z轴三对排列，以产生三维磁场，并通过三轴磁力计进行校准以确保精度。为了优化性能，研究人员使用Tikhonov正则化数学方法计算每个线圈的正确电流，避免因对位偏差导致的误差。

研究团队通过仿真和实际测试对系统进行了验证。结果显示，磁场行为的预测值与观测值吻合度高达99%，证实了系统的可靠性。该系统被称为三轴亥姆霍兹线圈仪器，研究人员还借助COMSOL仿真模拟磁场行为，再进行实际环境测试。仿真与实验相结合的方法，证实了该系统能够在无需成像系统持续反馈的情况下可靠地引导微型机器人。

这一进展对生物医学应用尤其重要。微型机器人有望用于将药物精准递送至特定位置、执行微创手术或在传统器械难以触及的身体区域进行诊断。由于系统不依赖相机，它还可以在不适合成像的环境中工作，例如不透明液体内部或狭窄的封闭结构。目前，研究人员正在探索使用相机以外的传感器来估算微型机器人位置的方法，以进一步提升复杂环境下的控制能力。

该研究发表于《IEEE Access》期刊。这项技术标志着微型机器人从依赖密集追踪的系统向更自主的控制方法转变，有望简化微型机器人在真实世界中的部署方式。