磁気マイクロロボットの非接触マニピュレーションのための効率的なモデル学習と適応追従制御
Efficient Model Learning and Adaptive Tracking Control of Magnetic Micro-Robots for Non-Contact Manipulation
磁気マイクロロボットが回転して斥力を生み出し、対象物に触れずに押す非接触操作において、ニューラルネットで運動モデルを学習し、モデルベースの最適制御で対象物を時変軌道に追従させる手法を提案した。
著者: Yongyi Jia, Shu Miao, Junjian Zhou, Niandong Jiao, Lianqing Liu, Xiang Li
分類: cs.RO
原文アブストラクト
Magnetic microrobots can be navigated by an external magnetic field to autonomously move within living organisms with complex and unstructured environments. Potential applications include drug delivery, diagnostics, and therapeutic interventions. Existing techniques commonly impart magnetic properties to the target object,or drive the robot to contact and then manipulate the object, both probably inducing physical damage. This paper considers a non-contact formulation, where the robot spins to generate a repulsive field to push the object without physical contact. Under such a formulation, the main challenge is that the motion model between the input of the magnetic field and the output velocity of the target object is commonly unknown and difficult to analyze. To deal with it, this paper proposes a data-driven-based solution. A neural network is constructed to efficiently estimate the motion model. Then, an approximate model-based optimal control scheme is developed to push the object to track a time-varying trajectory, maintaining the non-contact with distance constraints. Furthermore, a straightforward planner is introduced to assess the adaptability of non-contact manipulation in a cluttered unstructured environment. Experimental results are presented to show the tracking and navigation performance of the proposed scheme.
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