Una Interfaz de Control para el Posicionamiento Autónomo de Esferas Actuadas Magnéticamente Usando una Red Neuronal Artificial
Autores: Huynh, Victor; Mutawak, Basam; Do, Minh Quan; Ankrah, Elizabeth A.; Kassaeiyan, Pouya; Weinberg, Irving N.; Peixoto, Nathalia; Wei, Qi; Mair, Lamar O.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Arreglos de electroimanes
Partículas
Robots
Campos electromagnéticos
Esquemas de control
Imanes de neodimio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las matrices de electroimanes muestran un potencial significativo en la guía no atada de partículas, dispositivos y, eventualmente, robots. Sin embargo, las complicaciones para obtener modelos precisos de campos electromagnéticos plantean desafíos para el control de precisión. La manipulación a menudo requiere la modelización de orden reducido de sistemas físicos, lo que puede ser computacionalmente complejo y aún puede no tener en cuenta todas las dinámicas posibles del sistema. Además, los esquemas de control que pueden aplicarse a matrices de electroimanes de cualquier configuración pueden expandir significativamente la utilidad de cualquier enfoque de control. En este estudio, desarrollamos un enfoque basado en datos para el control magnético de un imán de neodimio (esfera magnética de NdFeB) utilizando una arquitectura de actuación magnética simple y altamente restringida. Desarrollamos y comparamos dos esquemas basados en regresión para controlar la esfera de NdFeB en el espacio de trabajo de una matriz de cuatro bobinas de electroimanes. Obtuvimos un control posicional promedio submilimétrico (0.85 mm) de una esfera magnética dura de NdFeB en un plano 2D utilizando un controlador entrenado con una red neuronal de regresión de una sola capa, con cinco entradas y una sola capa oculta.
Descripción
Las matrices de electroimanes muestran un potencial significativo en la guía no atada de partículas, dispositivos y, eventualmente, robots. Sin embargo, las complicaciones para obtener modelos precisos de campos electromagnéticos plantean desafíos para el control de precisión. La manipulación a menudo requiere la modelización de orden reducido de sistemas físicos, lo que puede ser computacionalmente complejo y aún puede no tener en cuenta todas las dinámicas posibles del sistema. Además, los esquemas de control que pueden aplicarse a matrices de electroimanes de cualquier configuración pueden expandir significativamente la utilidad de cualquier enfoque de control. En este estudio, desarrollamos un enfoque basado en datos para el control magnético de un imán de neodimio (esfera magnética de NdFeB) utilizando una arquitectura de actuación magnética simple y altamente restringida. Desarrollamos y comparamos dos esquemas basados en regresión para controlar la esfera de NdFeB en el espacio de trabajo de una matriz de cuatro bobinas de electroimanes. Obtuvimos un control posicional promedio submilimétrico (0.85 mm) de una esfera magnética dura de NdFeB en un plano 2D utilizando un controlador entrenado con una red neuronal de regresión de una sola capa, con cinco entradas y una sola capa oculta.