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Feedback Control of an Achiral Robotic Microswimmer

Journal of Bionic Engineering 2017年第2期14卷 245-259页

作者： u kei cheang Hoyeon Kim Dejan Milutinovic Jongeun Choi Min Jun Kim Department of Mechanical Engineering and Mechanics Drexel University Philadelphia PA 19104 USA Department of Mechanical Engineering Southern Methodist University Dallas TX75275 USA Department of Computer Engineering University of California Santa Cruz Santa Cruz California 95064 USA School of Mechanical Engineering Yonsei University Seoul South Korea

Magnetic microswimmers are useful for navigating and performing tasks at small scales. To demonstrate effective control over such microswimmers, we implemented feedback control of the three-bead achiral microswimmers in both simulation and experiment. The achiral microswimmers with the ability to swim in bulk fluid are controlled wirelessly using magnetic fields generated from electromagnetic coils. The achirality of the microswimmers introduces unknown handedness resulting in uncertainty in swimming direction. We use a combination of rotating and static magnetic fields generated from an approximate Helmholtz coil system to overcome such uncertainty. There are also movement uncertainties due to environmental factors such as unsteady flow conditions. A kinematic model based feedback controller was created based on data fitting of experimental data. However, the controller was unable to yield satisfactory performance due to uncertainties from environmental factors; i.e., the time to reach target pose under adverse flow condition is too long. Following the implementation of an integral controller to control the microswimmers＇ swimming velocity, the mieroswimmers were able to reach the target in roughly half the time. Through simulation and experiments, we show that the feedback control law can move an achiral microswimmer from any initial conditions to a target pose.

关键词： microrobotics magnetic control low Reynold number chirality feedback control

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Micro Manipulation using Magnetic Microrobots

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Journal of Bionic Engineering 2016年第4期13卷 515-524页

作者： Hoyeon Kim Jamel Ali u kei cheang Jinwoo Jeong din Seok Kim Min dun Kim Department of Mechanical Engineering Southern Methodist University Dallas TX75272 USA Department of MechanicaI Engineering and Mechanics Drexel University Philadelphia PA 19104 USA Center for Bionics Korea Institute of Science and Technology 5 Hwarang-ro 14-gil Seongbuk-gu Seou102792 Republic of Korea

When developing microscale robotic systems it is desired that they are capable of performing microscale tasks such as small scale manipulation and transport. In this paper, we demonstrate the transport of microscale objects using single or multiple microrobots in low Reynolds number fluidic environment. The microrobot is composed of a ‘u＇ shaped Su-8 body, coated on one side with nickel. Once the nickel coating is magnetized, the motion of the microrobots can be driven by external magnetic fields. To invoke different responses from two microrobots under a global magnetic field, two batches of microrobots were fabricated with different thicknesses of nickel coating as a way to promote heterogeneity within the microrobot population. The heterogeneity in magnetic content induces different spatial and temporal responses under the same control input, resulting in differences in movement speed. The nickel coated microstructure is manually controlled through a user interface developed using C＋＋. This paper presents a control strategy to navigate the microrobots by controlling the direction and strength of ex- ternally applied magnetic field, as well as orientation of the microrobots based on their polarity. In addition, multiple micro- robots are used to perform transport tasks.

关键词： microrobot magnetic control microtransport magnetic polarity micromanipulation

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海带颗粒去除水中汞、镉、铅的实验研究

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环境与职业医学 2005年第1期22卷 24-27页

作者：孙伟若叶炳基郑晖澳门特别行政区卫生局公共卫生化验所

[目的 ]探讨汞 (Hg)、镉 (Cd)和铅 (Pb)离子在海带颗粒上的静态吸附平衡和填充柱动态吸附特性。 [方法 ]市售干海带经磨碎、筛分 ,选取 3 0～ 60目的颗粒 ,经 1%HNO3 和 1mol/LCaCl2 浸洗。用静态平衡法测定二价Hg、Cd和Pb离子在海带上... 详细信息

[目的 ]探讨汞 (Hg)、镉 (Cd)和铅 (Pb)离子在海带颗粒上的静态吸附平衡和填充柱动态吸附特性。 [方法 ]市售干海带经磨碎、筛分 ,选取 3 0～ 60目的颗粒 ,经 1%HNO3 和 1mol/LCaCl2 浸洗。用静态平衡法测定二价Hg、Cd和Pb离子在海带上的富集平衡。将动态数学模型模拟的海带颗粒填充柱流出液浓度响应曲线与实验测定值进行比较 ,得出填充柱颗粒间弥散系数和颗粒内扩散系数。 [结果 ]这 3种重金属在海带颗粒上单组分的富集量与水相浓度的依赖关系可用Langmuir方程描述 ,回归得到的 3种重金属单组分饱和富集量为 0 .2 47、0 .173和 1.2 2 0mmol/g ,颗粒内扩散系数为 1.61× 10 -7、1.0 4× 10 -7和 9.89× 10 -7cm2 /s。 [结论 ]经较高浓度钙离子预处理的海带颗粒对这 3种重金属有很强的富集能力 ,回归得到的Hg、Cd、Pb离子在海带颗粒内的扩散系数远较理论估算的主体电解质溶液中的扩散系数为小。

关键词：干海带实验研究衡法市售颗粒钙离子弥散系数重金属富集能力静态平衡

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橄欖腦橋小腦萎縮MRI診斷價值

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镜湖医学 2020年第1期20卷 29-31,F0003页

作者：鄧小雯謝學斌郭詠楠鄭偉基余國威朱海珊澳門鏡湖醫院影像中心中國

目的探討橄欖橋腦小腦萎縮(OPCA)的臨床表現和MRI診斷價值。方法回顧性分析8例經臨床及MRI證實的OPCA病例。結果8例患者均為散發病例,磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)均表現為腦干及小腦萎縮,6例在T2加權像上橋腦可見“十... 详细信息

目的探討橄欖橋腦小腦萎縮(OPCA)的臨床表現和MRI診斷價值。方法回顧性分析8例經臨床及MRI證實的OPCA病例。結果8例患者均為散發病例,磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)均表現為腦干及小腦萎縮,6例在T2加權像上橋腦可見“十字征”。結論OPCA在MRI表現上有一定特徵性,中老年人如出現小腦共濟失調或錐體外系癥狀,應盡早做MR檢查以排除OPCA。

关键词：橄欖橋腦小腦萎縮磁共振成像

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