使用外部永磁体独立控制两个磁驱动机器人的可行性研究

使多个磁驱动机器人能在同一工作空间中独立运行，将提升这些系统的临床潜力，实现协同操作。在本工作中，我们研究了使用外部永磁体驱动同一工作空间内两个磁驱动机器人的可行性。与基于电磁线圈对的驱动系统不同，使用多个永磁体具有大工作空间的优势，更适用于临床环境。在本工作中，我们提出了一种优化例程，能够生成外部磁体所需的位姿，以控制两个磁驱动机器人的位置和方向。我们表明，在 15 cm 距离下，可实现磁驱动机器人之间的最小耦合（3.9% 串扰），每个机器人嵌入直径为 5 mm、长 5 mm 的 NdFeB 磁体。在更近距离下，我们观察到独立控制机器人扭矩的能力下降，但即使机器人对齐，力仍可实现独立控制。我们在两个磁驱动机器人近距离（60 mm）跟随预规划轨迹的仿真中测试了所开发的控制系统，显示出 8.7 mm 的平均位置误差和 16.7 度的平均角度误差。