磁驱动毫微型机器人集群控制

小型机器人能够进入大型机器人无法到达的空间。这类可达性在药物递送、环境检测以及小样本采集等应用中至关重要。然而，有些任务仅使用单个机器人无法完成，包括小尺度下的装配与制造、微纳物体操控以及基于机器人的小尺度材料结构化。该问题的解决方案是将一组机器人作为一个系统来使用。因此，我们关注于可使用一组小尺度机器人完成的任务。由于尺寸限制，这类机器人通常为外部驱动。然而，人们面临利用单一全局输入控制一群机器人的挑战。我们提出一种控制算法，用于将集群中的个体定位到预设位置。单一控制输入作用于系统并使所有机器人同向运动。我们还通过采用不同长度的机器人增加了另一种控制模态。电磁线圈系统施加外力并操纵毫微型机器人。该毫微型机器人能以多种运动模式运动，如枢轴行走和翻滚。我们提出了这两种毫微型机器人的两种新设计。在第一种设计中，磁体置于机体中心以减小磁吸引力。在第二种设计中，毫微型机器人长度相同，带有两条额外腿作为枢轴点。以此方式，我们在设计中改变枢轴间距，以利用枢轴行走模式下的变速优势，同时在翻滚模式下保持速度恒定。本文给出了一种通用算法，用于对不同长度的 n 个毫微型机器人进行位置控制，将其从给定初始位置移动到最终期望位置。该方法基于选择一个完全可控的领导者。仿真与硬件实验验证了这些结果。