Control of Multiple Identical Mobile Microrobots for Collaborative Tasks Using External Distributed Magnetic Fields
Notice bibliographique
Résumé
The collaboration of microrobot teams has attracted considerable attention, particularly in the field of micro/nano manipulation. Achieving independent control and motion planning of multiple magnetic microrobots for coordinated movements is one of the most important tasks that is still unsolved. In this paper, a <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">$12\times 12$ </tex-math></inline-formula> coil array system is developed to generate a series of localized magnetic fields that enable simultaneous control of multiple identical magnetic microrobots, allowing teams of microrobots to collaborate in parallel for micromanipulation tasks. First, the structure of the microcoil is optimized based on the finite element model to increase the strength and gradient of the magnetic field, which in turn enhances the driving performance of the system. Meanwhile, an improved multi-target tracking algorithm that utilizes kernel correlation filtering (KCF) and image contour detection (ICD) techniques is proposed to improve the tracking accuracy of microrobots. In addition, collaborative planning for multiple magnetic microrobots is also achieved with the combination of the conflict-based search (CBS) algorithm. Finally, the developed system is tested with extensive physical experiments. Especially, experiments on magnetic droplet transport with two microrobots are also conducted. The results impressively demonstrated the effectiveness of the devised system and the proposed methods. Note to Practitioners—This article is motivated by the recent wide interest in magnetic microrobots. Actuated by external magnetic field, magnetic microrobots can wirelessly perform targeted delivery/therapy and other micro-assembly tasks. To facilitate collaboration between microrobots, independent control of each microrobot is desirable. However, due to the interaction between magnetic microrobots and the global magnetic field, the collaboration of multiple microrobots presents great challenges. Therefore, several coil-array-based systems have been developed. In this paper, we develop a magnetic actuation system from both hardware and software aspects for the collaborative motion of multiple magnetic microrobots. The coil structure is optimized to enhance the driving performance of the devised system, and a fused multi-target tracking algorithm is proposed to improve the tracking accuracy. In combination with the CBS algorithm, collision-free paths are planned for multiple identical microrobots. The experimental results show that the constructed system and proposed methods can realize coordinated motion of multiple identical magnetic microrobots, which has enormous potential for some biomedical applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».