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MicroPush:用于磁性滚动微型机器人接触丰富细胞推送与装配的仿真器与基准套件

机器人学 2026-03-02 v1 系统与控制 系统与控制

摘要

磁性滚动微型机器人可实现受限微流控环境中的温和操作,但对于接触丰富行为(如细胞推送和多目标装配)的自主性开发与可重复评估仍然困难。我们提出MicroPush,一个开源的磁性滚动微型机器人用于杂乱二维场景的仿真器与基准套件。MicroPush 将阻尼相互作用模型与接触感知的粘滑效应相结合,引入轻量级近场阻尼,可选用泊肃叶背景流,并标定了作动频率到自由空间滚动速度的映射关系。在仿真器核心之上,我们提供了模块化的规划-控制堆栈,采用两阶段策略实现接触建立和目标导向推送,同时提供确定性基准协议,包含固定任务、分阶段执行以及统一的CSV日志记录,用于单对象运输和六角形装配。我们报告成功率、耗时和跟踪指标,以及作动频率变化度量指标 EΔωE_{\Delta\omega}。结果表明,在流动扰动下,控制器稳定性主导性能表现,而规划器选择通过路径点进展可影响长期序列中命令的平滑度。MicroPush 实现了对微尺度接触丰富微操纵中规划、控制和学习方法的可重复比较与消除实验。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.23607,
  title  = {MicroPush: A Simulator and Benchmark for Contact-Rich Cell Pushing and Assembly with a Magnetic Rolling Microrobot},
  author = {Yanda Yang and Sambeeta Das},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.23607},
  year   = {2026}
}

备注

13 pages, 8 figures