Simulation Studies for Motion Control of Multiple Biohybrid Microrobots in Human Synovial Fluid with Discontinuous Reference Signals

Authors : Ahmet Fatih TABAK

Pages : 1-9

Doi:10.7240/jeps.880920

View : 9 | Download : 10

Publication Date : 2021-12-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Gelecekte mikro robotik sürülerin medikal operasyonlar için kullanılması öngörülmektedir. Canlı dokuda tek bir mikro robotun kullanılması, sınırlı hacim nedeniyle pratik değildir. Ancak, kalabalık bir mikro robot grubu, hedeflenen dokuya yararlı miktarda faydalı kimyasallar iletebilir. Bu simülasyon çalışmasında, bir görev gücü olarak seçilen üç manyetotaktik bakterinin insert ignore into journalissuearticles values(Magnetospirillum Gryphiswaldense MSR-1); harici bir manyetik alan aracılığıyla adaptif mikro-hareket kontrol performansı araştırılmıştır. Manyetik alan, üç serbestlik dereceli açık bir kinematik zincir tarafından konumlandırılan tek bir doğal Neodimyum mıknatıs yardımı ile oluşturulur. Açık kinematik zincirin her ekseninde adanmış bir doğru akım insert ignore into journalissuearticles values(DC); motoru bulunmaktadır. İnsan sinovyal ekleminde hareket eden bu küçük bakteri grubunun katı cisim dinamikleri, sinovyal sıvının gerçek manyetik ve akışkan özellikleri üzerinden simüle edilir. Mikro robotların ortak kütle merkezi, hareket denklemi ile izlenir. Üç bakteri arasında hareket sırasında ortaya çıkan çapraz hidrodinamik etkileşim, sinovyal sıvı sınırları içinde modellenmiştir. Ortaya çıkan sistem dinamiklerinin üstüne çift yanlı bir adaptif kontrol yaklaşımı ile referans sinyali uygulanmaktadır. Ortak kütle merkezinin konumu, açık kinematik zincirin uç efektörüne referans noktası olarak geri beslenmektedir. Manyetik alanın yönü, bakteri grubunun yönünü adreslenebilir bir şekilde değiştirmek için kullanılmaktadır. Üç bakteriden oluşan bu görev gücünün ortak yüzme yönünü, sinovyal sıvı içerisinde ayrık kontrol sinyalleri ve adaptif kontrol çalışması ile idare etmenin kısmen mümkün olduğu, farklı referans fonksiyonları yardımı ile, sayısal olarak gözlenmiştir. Sonuçlar, üç bakteriden oluşan bu robotik görev gücünün katı cisim hareketi ile bakterilere etki eden akışkan ve manyetik kuvvet bileşenlerinin yanı sıra tüm eksenlerdeki çift yanlı kontrol çabasıyla, yani üretilen kontrol sinyalleri ve DC motorlara uygulanan voltaj değerleri ile birlikte, sunulmuştur.
Keywords : Mikro Hareket Kontrolü, Sinovyal Sıvı, Magnetotaktik Bakteri, Çok Ölçekli Robotlar, Çift Yanlı Kontrol, Adaptif Kontrol