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像鱼一样的小游泳者可以用于各种领域 ， 包括但不限于水下环境的监测和考古 。 虽然现有的鱼型小游泳者已经被证明能够通过人类的视觉反馈沿着预定的方向和路线移动 ， 但自主运动仍是未来鱼型小游泳者的主要研究方向之一 ， 因为视觉反馈来自人类而不是机器本身 。 马泰奥·奥雷利等人设计的鱼一样的小游泳者可以与一群金光闪闪的鱼群一起移动 ， 并表现出突出的集体行为 ， 这为生物学家研究鱼群的行为和领导机制提供了方便 。
【像鱼一样的小游泳者可以用于各种领域，包括但不限于水下环境的监测和考古】
生物杂交小鱼在医学领域的应用也在逐步探索中 。 研究人员希望通过生物杂交小游泳者实现医学样本分析、实时诊断和再生医学的潜在应用 。 随着越来越多智能材料的出现 ， 仿生鱼状的微型游泳器 ， 特别是那些有望用于医疗领域的游泳器 ， 更有可能是由光、磁或温度驱动的 。 受微生物启发的微型游泳器通常设计成细长的鞭毛状或多纤毛的微结构 。 微生物有两种驱动模式 ， 即原核生物的螺旋鞭毛旋转和真核生物的软纤毛浆运动 。
对于纤毛的摆动运动 ， 微小的柔软的游泳者可以被设计成带有磁性颗粒的多纤毛结构 ， 并由振荡磁场驱动 。 通过这一原理 ， 哈利勒等人提出了一种微小的游泳者 ， 它模仿精子细胞的简单结构 。 这个微小游泳者的推力是由沿着磁场方向摆动的灵活的尾巴产生的 ， 而这种摆动是由于带有200纳米厚钴镍层的磁头产生的磁偶极子 。 这种具有精子状结构的游泳者的缺点是 ， 它只能朝一个方向移动 。
为了克服这一缺点 ， 一些小组将单尾微小游泳者改进为双尾 。 特别地 ， 这两条尾巴不是放在磁头的同一侧 ， 而是相反 ， 长度不等 。 当两条尾巴在不同的驱动频率下工作时 ， 机器人只能在没有干扰的情况下单向移动 。 双尾设计不能改变这种类型不能转弯的事实 。 事实上 ， 鞭毛并不一定要长在尾巴上 ， 它也可以像草履虫一样长在身体的左右两侧 。 受草履虫结构的启发 ， Kim等人利用3D光刻技术在光刻胶上雕刻出一个类似草履虫结构的微纤毛机器人 。
这个多腿微型游泳者的腿可以被二维步进磁场驱动 ， 产生桨状运动 ， 从而使机器人沿着磁场平面内的任何方向移动 。 螺旋鞭毛在推进方面比拉长鞭毛具有优势 ， 获得螺旋结构的方式也相对简单 。 合理安排游泳器内部的磁化方向 ， 可以使游泳器由薄板变为螺旋形 。 多种变形方式赋予机器人更高的灵活性和机动性 。 能够自发形成螺旋结构的植物组织有助于降低制造成本 ， 提高微小螺旋泳者的生物相容性 。
科学家提取藕的内部纤维 ， 并将其组装成具有生物相容性的微型机器人 。 该纤维在外加梯度磁场作用下实现了平动和z轴旋转 。 由于植物纤维的特殊性 ， 由植物纤维制成的微小游泳者的推进力来自于与地面相互作用产生的摩擦力 ， 而不是z轴旋转产生的涡流 。 为了获得绕机器人自身z轴旋转产生的推力 ， 必须采用嵌入磁性颗粒的弹性体来创建人工螺旋结构 。
Hunter等人通过3D打印技术和液化琼脂凝胶和氧化铁的混合物铸造了一个螺旋多孔微机器人 。 机器人沿长轴对称磁化 ， 并由三轴亥姆霍兹线圈系统控制 。 在均匀旋转磁场作用下 ， 微型机器人沿长轴旋转 ， 并能在低雷诺数环境中向前移动 。 总的来说 ， 磁场在受生物鞭毛启发的微小游泳者的控制中表现良好 ， 特别是在复杂条件下 。
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