徐天添團(tuán)隊(duì)提出一種磁驅(qū)微型機(jī)器人在 3D空間中路徑跟隨控制算法
2020-02-14 07:56:20
集成技術(shù) 2020年6期
中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院智能仿生研究中心徐天添研究團(tuán)隊(duì)在磁驅(qū)微型機(jī)器人 3D 空間路徑跟隨方面的研究取得進(jìn)展。相應(yīng)成果為“Wu XY, Liu J, Huang CY, et al. 3-D path following of helical microswimmers with an adaptive orientation compensation model [J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2020, 17(2): 823-832(自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制下磁驅(qū)微型機(jī)器人的 3D 空間路徑跟隨控制)”。
近年來，隨著磁驅(qū)微型機(jī)器人迅速發(fā)展，其在微創(chuàng)醫(yī)療方面有著巨大的應(yīng)用潛力，但仍存在智能化水平不高的問題。盡管已經(jīng)有關(guān)于操控磁驅(qū)微型機(jī)器人的研究，但對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)控制和準(zhǔn)確游動(dòng)模型的研究仍然非常有必要。該研究針對(duì)具有自適應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制的磁驅(qū)微型機(jī)器人的 3D 路徑跟隨控制問題開展研究。首先，采用反向傳播算法訓(xùn)練徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立在全局坐標(biāo)系下的方向偏角補(bǔ)償模型，面對(duì)微型機(jī)器人的重力和邊界效應(yīng)側(cè)向干擾近似表達(dá)微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型。然后，提出一種基于 Proxy 的滑?？刂?PSMC)方法，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)誤差模型設(shè)計(jì)穩(wěn)定的控制器。同時(shí)研究還考慮了可變參數(shù)對(duì)控制效果的影響。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的路徑跟隨控制器可以使微型機(jī)器人以亞毫米級(jí)的精度跟隨 3D 空間的路徑。該工作將自適應(yīng)偏差補(bǔ)償機(jī)制應(yīng)用到磁驅(qū)微型機(jī)器人的 3D 運(yùn)動(dòng)控制中，這為磁驅(qū)微型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)控制提供了重要的參考。
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