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基于梯度强化的微机器人磁场驱动建模研究
被引量：
3
1
作者
樊启高
赵正青
+2 位作者
谢林柏
黄文涛
朱一昕
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期114-122,共9页
磁场驱动技术在微机器人操作领域已成为当前的研究热点。设计了一种梯度增强型磁场驱动系统,首先建立铁芯末端模型并设计末端形状,利用有限元法优化铁芯线圈参数以达到磁感应强度、磁场梯度、磁场均匀性和工作空间等系统指标要求;其次...
磁场驱动技术在微机器人操作领域已成为当前的研究热点。设计了一种梯度增强型磁场驱动系统,首先建立铁芯末端模型并设计末端形状,利用有限元法优化铁芯线圈参数以达到磁感应强度、磁场梯度、磁场均匀性和工作空间等系统指标要求;其次对所设计的磁驱系统进行ANSYS仿真和实验测试,得出该磁驱系统工作空间中心的最大磁感应强度为73.93 mT,工作空间中心的最大磁场梯度为8.68 T/m,与其他文献研究的梯度磁场驱动系统进行比较,性能提升明显。同时对所设计的新型磁驱系统进行运动控制实验分析,结果表明该系统能够在不同环境下对磁珠进行位置闭环控制,在不同粘度的硅油环境下驱动磁珠按预定轨迹运动的平均误差最大为0.066 mm,均方根误差最大为0.078 mm。
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关键词
磁驱系统
参数优化
有限元法
闭环控制
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职称材料
基于磁场驱动的超顺磁性粒子微流传输建模与控制
被引量：
2
2
作者
樊启高
唐袁袁
+2 位作者
黄文涛
赵正青
张鹏松
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期193-201,共9页
在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。然而,粒子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运动控...
在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。然而,粒子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运动控制。首先,设计了一种带有锥形尖端铁芯的电磁线圈,并推导了电磁线圈的磁场分布的模型;然后,建立了微流控芯片内粒子的动力学模型,采用高增益扩张状态观测器来估计和抑制模型参数的不确定性和环境干扰,并建立了闭环运动控制系统;最后,通过实验进行验证。实验表明,本文提出的模型和控制方法可实现微流通道中超顺磁性粒子在不同环境中的识别、跟踪和运动控制,运动的平均误差最大为3.37μm,均方根误差最大为4.29μm。
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关键词
超顺磁性粒子
微流控
电磁线圈
动力学
运动控制
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职称材料
题名
基于梯度强化的微机器人磁场驱动建模研究
被引量：
3
1
作者
樊启高
赵正青
谢林柏
黄文涛
朱一昕
机构
江南大学物联网工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期114-122,共9页
基金
国家自然科学基金(51807079)
江苏省自然科学基金(BK20200623)
江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(GDZB-138)资助
文摘
磁场驱动技术在微机器人操作领域已成为当前的研究热点。设计了一种梯度增强型磁场驱动系统,首先建立铁芯末端模型并设计末端形状,利用有限元法优化铁芯线圈参数以达到磁感应强度、磁场梯度、磁场均匀性和工作空间等系统指标要求;其次对所设计的磁驱系统进行ANSYS仿真和实验测试,得出该磁驱系统工作空间中心的最大磁感应强度为73.93 mT,工作空间中心的最大磁场梯度为8.68 T/m,与其他文献研究的梯度磁场驱动系统进行比较,性能提升明显。同时对所设计的新型磁驱系统进行运动控制实验分析,结果表明该系统能够在不同环境下对磁珠进行位置闭环控制,在不同粘度的硅油环境下驱动磁珠按预定轨迹运动的平均误差最大为0.066 mm,均方根误差最大为0.078 mm。
关键词
磁驱系统
参数优化
有限元法
闭环控制
Keywords
magnetic drive system
parameter optimization
finite element method
closed-loop control
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于磁场驱动的超顺磁性粒子微流传输建模与控制
被引量：
2
2
作者
樊启高
唐袁袁
黄文涛
赵正青
张鹏松
机构
江南大学物联网工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期193-201,共9页
基金
国家自然科学基金(51807079)
江苏省自然科学基金(BK20200623)
江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(GDZB-138)资助。
文摘
在微流控系统中,利用超顺磁性粒子实现对目标物的捕获、分离和检测在生物分析领域具有广泛的应用前景。然而,粒子快速、准确的自动化传输是片上生物分析面临的重大挑战。为了解决上述问题,本文研究了粒子在微流控系统中的建模与运动控制。首先,设计了一种带有锥形尖端铁芯的电磁线圈,并推导了电磁线圈的磁场分布的模型;然后,建立了微流控芯片内粒子的动力学模型,采用高增益扩张状态观测器来估计和抑制模型参数的不确定性和环境干扰,并建立了闭环运动控制系统;最后,通过实验进行验证。实验表明,本文提出的模型和控制方法可实现微流通道中超顺磁性粒子在不同环境中的识别、跟踪和运动控制,运动的平均误差最大为3.37μm,均方根误差最大为4.29μm。
关键词
超顺磁性粒子
微流控
电磁线圈
动力学
运动控制
Keywords
superparamagnetic particles
microfluidic
electromagnetic coil
dynamics
motion control
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TH79 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于梯度强化的微机器人磁场驱动建模研究
樊启高
赵正青
谢林柏
黄文涛
朱一昕
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
在线阅读
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职称材料
2
基于磁场驱动的超顺磁性粒子微流传输建模与控制
樊启高
唐袁袁
黄文涛
赵正青
张鹏松
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
2
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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引用分析
参考文献
引证文献
统计分析
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