一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，涉及微纳机器人智能控制领域，包括微线圈平台、电流控制器、视觉反馈控制平台和磁性微机器人，电流控制器分别与微线圈平台和视觉反馈控制平台相连，用于控制微线圈平台中各个微线圈组的电流大小、电流方向和电流通断，激活磁性微机器人周围的微线圈组产生驱动力；视觉反馈控制平台用于生成磁性微机器人基于时序任务的最优规划路径，并监控磁性微机器人的实际运动路径，通过反馈控制算法调节微线圈平台的电流，实现对磁性微机器人的闭环控制。通过使微线圈阵列在工作空间内产生多个局部磁场，独立驱动各个局部磁场内的磁性微机器人，为微机器人的群体协作和并行控制任务提供了新的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统
本专利技术涉及微纳机器人智能控制领域，尤其是一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统。
技术介绍
微纳机器人的应用无处不在，驱动技术是微纳机器人的研究核心，驱动机制包括静电、热、光学、生物和电磁方法，其中，磁驱技术的应用最为广泛。目前使用的微型机器人多是由永磁材料、铁磁材料或顺磁性材料制成的，这些材料可响应外部电磁线圈产生的磁场，因此，可以通过调整工作空间中流过电磁线圈的电流大小和方向来控制磁性微型机器人。然而，由于磁性微型机器人与全局磁场相互作用的性质，大多数系统一次只能独立地驱动一个磁性微型机器人。因此，本专利技术提出了一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，解决传统磁驱技术出现的问题。
技术实现思路
本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，通过产生局部磁场来代替全局磁场，实现对多个磁性微机器人的独立闭环控制。本专利技术的技术方案如下：一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，包括如下步骤：包括微线圈平台、电流控制器、视觉反馈控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，包括微线圈平台、电流控制器、视觉反馈控制平台和磁性微机器人，所述电流控制器分别与所述微线圈平台和视觉反馈控制平台相连，用于控制所述微线圈平台中各个微线圈组的电流大小、电流方向和电流通断，激活所述磁性微机器人周围的微线圈组产生驱动力；所述视觉反馈控制平台用于生成所述磁性微机器人基于时序任务的最优规划路径，并监控所述磁性微机器人的实际运动路径，通过反馈控制算法调节所述微线圈平台的电流，实现对所述磁性微机器人的闭环控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，包括微线圈平台、电流控制器、视觉反馈控制平台和磁性微机器人，所述电流控制器分别与所述微线圈平台和视觉反馈控制平台相连，用于控制所述微线圈平台中各个微线圈组的电流大小、电流方向和电流通断，激活所述磁性微机器人周围的微线圈组产生驱动力；所述视觉反馈控制平台用于生成所述磁性微机器人基于时序任务的最优规划路径，并监控所述磁性微机器人的实际运动路径，通过反馈控制算法调节所述微线圈平台的电流，实现对所述磁性微机器人的闭环控制。


2.根据权利要求1所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，所述电流控制器包括依次串联的直流稳压电源、H桥驱动电路和多个继电器，每个所述继电器与相应的所述微线圈平台中各个微线圈组相连，所述直流稳压电源和继电器均与所述视觉反馈控制平台进行通讯交互，根据所述视觉反馈控制平台下发的指令，激活所述最优规划路径上所述磁性微机器人周围的微线圈组，实现独立控制每个所述磁性微机器人。


3.根据权利要求1所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，所述视觉反馈控制平台包括相连的CCD相机和上位机，所述CCD相机用于拍摄所述磁性微机器人在所述微线圈平台上的实际运动路径，所述上位机还连接所述电流控制器，通过计算机视觉的方法得到所述磁性微机器人的位置信息，与所述最优规划路径的各个路径点进行比较，差值作为反馈输入信号，通过调节所述微线圈平台的电流进而使所述实际运动路径更接近所述最优规划路径。


4.根据权利要求1所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，所述微线圈平台集成于PCB中，所述PCB设有通孔，两个平行设置的微线圈形成一组微线圈组，微线圈组间平行交错且重叠设置形成微线圈阵列，每个所述微线圈组通过所述通孔对应连接所述电流控制器，所述磁性微机器人通过驱动力从一个微线圈组过渡到相邻的微线圈组。


5.根据权利要求4所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，所述PCB设有四层，对于相邻的两个所述微线圈组，第一微线圈组的两个微线圈分别位于所述PCB的第二层和第三层，第二微线圈组的两个微线圈分别位于所述PCB的第一层和第四层，且所述第一微线圈组与第二微线圈组有部分重叠。


6.根据权利要求1所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，所述磁性微机器人的形状基于圆盘磁铁形状设计，切割圆盘磁铁的一部分，切割面不超过所述圆盘磁铁的磁心，在相对于所述切割面的圆盘磁铁边缘处安装钢球作为所述磁性微机器人的尾部，所述钢球质量小于切割后圆盘磁铁的质量，所述磁性微机器人的质心与磁心不重合，所述磁性微机器人以与尾部相对的方向作为运动方向。


7.根据权利要求1-3任一所述的磁性微机器人群体独立驱动控制系统，其特征在于，对于所述最优规划路径的设计，首先根据所述磁性微机器人的静态平衡点确定所述微线圈平台的所有路径点，基于线性时序逻辑理论的路径规划构建群体控制加权切换系统；其次根据所述磁性微机...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊启高，崔光明，贾捷，谢林柏，朱一昕，毕恺韬，黄文涛，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32