Bernoulli-Equation-Based Robotic Model for Non-Contact Magnetic Micromanipulation

Authors : Jiyan SÜRER, Ahmet Fatih TABAK

Pages : 47-52

Doi:10.31590/ejosat.899657

View : 18 | Download : 17

Publication Date : 2021-04-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Mikro manipülasyon, biyomedikal mikro robotik uygulamaların önemli bir parçasıdır. Canlı hücreler ile yapilan testler, yapısal bütünlüklerinden ödün vermemek için numunelerin hassas bir şekilde işlenmesini gerektirir. Hidrodinamik etkileşimler yoluyla temassız mikro manipülasyon, alternatif bir güvenilir yöntem olarak öne çıkmaktadir. Literatürde bu tür mikro robotik sistemlerin kullanımını gösteren çok sayıda sayısal ve deneysel çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, temassız manipülasyonu açıklayan analitik modeller, katı cisim hareketi için atalet kuvvetleri ile birlikte yüksek mertebeden etkilere veya arayüzey etkileşimlerine dayanmaktadır. Bu çalışmada, dönen bir manyetik parçacık tarafından indüklenen zorlanmış bir girdabın akış alanı, hareket denkleminde örtük olarak uygulanan Magnus etkisi ile birlikte akış çizgileri boyunca enerjinin korunumu yardımıyla modellenmiştir. Manyetik olmayan bir partikül, indüklenen akış tarafından sürüklenecek şekilde modellenmesine rağmen, akış çizgilerinin bozulmadığı varsayılmaktadır. Manyetik olmayan parçacığın rijit cisim hareketi, radyal yön boyunca sürükleme katsayıları ve basınç farkı yardımıyla elde edilmektedir. Ve basınç farkı, parçacığın ekseni boyunca katı cisim dönüşü ile birlikte hesaplanmaktadır. Sonuçlar, sabit radyal konuma sahip kararlı bir yörüngeye işaret ederken, manyetik olmayan parçacık, zorlanmış girdabın çekirdeği etrafında bir tam dönüşü tamamlar. Ayrıca, mayetik adım atlama durumunda partiküllerin katı cisim hareketinin stabilitesinin zarar görmediği gözlemlenmiştir.
Keywords : Temassız manipülasyon, Robotik simülasyon, Bernoulli denklemi, Zorlanmış girdap akışı