Науковці з Південного методистського університету розробили магнітну систему для керування мікророботами

Науковці з Південного методистського університету досягли значного прогресу в області робототехніки, розробивши нову магнітну систему, яка дозволяє управляти мікророботами без потреби в постійному контролі їхнього положення. Ця інновація може стати справжнім проривом у роботі в умовах, де видимість обмежена, таких як в медичних або промислових середовищах.

Згідно з інформацією, опублікованою в журналі Interesting Engineering, традиційні методи управління мікророботами зазвичай потребують використання камер або інших систем візуалізації, що дозволяють у реальному часі контролювати їхній рух. Однак такі підходи можуть бути повільними, дорогими або ненадійними, особливо в ситуаціях, коли важко щось побачити, наприклад, всередині людського тіла або в трубопроводах.

Нова система, розроблена вченими, усуває цю залежність від візуалізації. Вона створює рівномірне магнітне поле, яке однаково впливає на мікророботів у всьому робочому просторі, незалежно від їхнього розташування. Це дозволяє значно спростити процес управління, роблячи його більш надійним і ефективним.

Один із розробників системи, Санвон Лі, зазначив, що в реальних умовах системи візуалізації часто є складними, повільними, дорогими або ненадійними. Він підкреслив, що відмова від постійного відстеження робить систему простішою і придатною для використання в умовах, де важко щось побачити, при цьому зберігаючи можливість точно керувати рухом мікророботів.

Система функціонує без необхідності постійного коригування сили в залежності від положення робота. Замість цього вона забезпечує однакову магнітну дію по всьому полю, що виключає потребу в постійному оновленні даних про координати. Це значно спрощує управління мікророботами.

Конструкція установки складається з шести котушок, які розміщені попарно вздовж трьох осей — X, Y і Z. Ці котушки створюють магнітне поле в трьох вимірах, що дозволяє точно контролювати рух мікророботів. Для забезпечення точності роботи системи, дослідники калібрували її за допомогою тривісного магнітометра.

Щоб уникнути помилок, пов’язаних із неточним розташуванням елементів, науковці застосували математичний метод регуляризації Тихонова, який допомагає правильно розрахувати струм для кожної котушки. Це дозволило досягти високої точності в управлінні мікророботами.

Роботу нової системи перевірили як у симуляціях, так і під час реальних експериментів. Результати показали 99% збіг між прогнозованою та фактичною поведінкою магнітного поля, що підтвердило надійність розробки. Ця система отримала назву тривісної системи котушок Гельмгольца.

Перед тестуванням поведінки системи, її моделювали за допомогою програмного забезпечення COMSOL, а потім перевірили на практиці. Поєднання моделювання та експериментів показало, що система може стабільно керувати мікророботами без постійного зворотного зв’язку від камер.

Можливість керувати мікророботами без візуального контролю відкриває нові перспективи в медицині та промисловості. Зокрема, такі роботи можуть бути використані для доставки ліків у потрібні ділянки, виконання малотравматичних процедур або проведення діагностики у важкодоступних місцях.

Крім того, система може працювати в умовах, де камери є неефективними, наприклад, у непрозорих рідинах або вузьких замкнених просторах. Це робить її надзвичайно цінною для широкого спектра застосувань.

На даний момент дослідники активно шукають альтернативні способи визначення положення мікророботів без використання камер, що може ще більше покращити управління в складних умовах. Ця робота обіцяє нові можливості для розвитку технологій у сфері робототехніки.