據(jù)悉，相關(guān)成果發(fā)表在機器人領(lǐng)域期刊IEEE Transactions onRobotics上。
據(jù)介紹，多個微型機器人可協(xié)同執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，從而增加系統(tǒng)冗余度和擴展性，提高任務(wù)執(zhí)行效率。然而獨立控制多個由外界磁場驅(qū)動的微型機器人具有挑戰(zhàn)，因為全局磁場中的多個微型機器人受到的磁場信號是相同的，難以實現(xiàn)選擇性地獨立驅(qū)動多個微型機器人中的某一個。
該研究提出一種新穎的多個磁驅(qū)動微型機器人完全解耦的獨立控制策略，可實現(xiàn)獨立控制4個微型機器人分別去往不同目標位置，以及控制3個微型機器人分別跟蹤不同的參考路徑。
首先，設(shè)計了一種毫米級軟體微機器人，可被外界振蕩磁場驅(qū)動，并在平面上進行爬行運動。其次，設(shè)計并制作了一系列具有相同幾何形狀但磁化方向不同的異構(gòu)軟體微型機器人，這些不同磁化方向的軟體微型機器人對振蕩磁場的速度響應(yīng)曲線相同，但相位不同。然后，基于異構(gòu)機器人的速度響應(yīng)模型，設(shè)計了最優(yōu)獨立驅(qū)動控制算法，可針對微機器人群期望的速度矩陣計算出相應(yīng)的最優(yōu)驅(qū)動磁場策略，實現(xiàn)被選擇的一個機器人速度非零，其他的近似為零。
仿真及實驗驗證了多個磁驅(qū)動微型機器人完全解耦的獨立控制策略。實驗結(jié)果表明，2至4個異構(gòu)軟體微型機器人的完全解耦獨立控制是可行的，且當機器人數(shù)量不斷增加時，可能存在步態(tài)不穩(wěn)定、速度耦合的情況，但通過反饋控制得到優(yōu)化。實驗中采用了基于視覺的伺服控制方法，實現(xiàn)了最多4個微型機器人的位置控制和3個毫微米機器人的路徑跟蹤控制，控制誤差小于身體長度的三分之一。
此外，研究還討論了最多可被獨立控制的微型機器人數(shù)量，探討了增加最大數(shù)量可能的方法。
