- Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi
- Ejosat Special Issue: (ISMSIT) Special Issue
- Independent Joint Control Simulations on Adaptive Maneuvering of a Magnetotactic Bacterium via a Sin...
Independent Joint Control Simulations on Adaptive Maneuvering of a Magnetotactic Bacterium via a Single Permanent Magnet
Authors : Ahmet Fatih Tabak
Pages : 50-59
Doi:10.31590/ejosat.818986
View : 17 | Download : 10
Publication Date : 2020-11-30
Article Type : Research
Abstract :Mikro robotik sistemlerin invaziv olmayan tıptaki muhtemel uygulamaları son on yıldır literatürde yoğun bir şekilde gösterilmektedir. Yayınlanan çalışmalar büyük oranda bilgisayar kontrollü bir harici elektromanyetik alan içerisinde hareket eden farklı tiplerdeki yapay veya biyo-hibrid mikro yüzücülerin performansına odaklanmıştır. Mikro yüzücülerin tamamen canlı doku içinde veya harici ortamlarda yüzme ve hareket kontrol performansı ile ilgili çalışmalar yaygındır, ancak biyo-hibrid bir mikro yüzücünün başka bir robot yardımı ile hareket kontrolü şu ana kadar literatürde hiç detaylı olarak gösterilmemiştir. Bu çalışmada, gerçek bir manyeto taktik bakteri hücresinin (Magnetospirillum Gryphiswaldens) belirli bir mesafeden hareket ve manevra kontrolünün simülasyonu yapılmıştır. Seçilen canlı hücrenin yüzme yönü, mıknatıs yerleştirilmiş bir robot kolunun hareketi ve bu mıknatısın manyetik alanı sonucu ortaya çıkan manyetik tork yardımı ile kontrol edilmektedir. Kontrol performansı, süreksiz fonsksiyon olarak tanımlanmış oryantasyon referansına karşın ortaya çıkan pozisyon takip hatasının oransal – integral – türev (PID) denetleyicisi yardımı ile minimize edilmesine dayanmaktadır. Ayrıca, integral katsayısı anlık hataya bağlı olarak değişecek şekilde, yani adaptif olarak, modellenmiştir. Tüm sistemin dinamik ve kinematik davranışı için nümerik çözümler zamana bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Hareket kontrol sisteminin performansı, mikro robotun düzlemsel hareketindeki her bir serbestlik derecesi için ayrı ayrı incelenmiştir. Simülasyon çalışmaları göstermektedir ki; bağımsız eklem kontrolü metodu ile hareket ettirilen düzlemsel bir robot kol, aynı anda canlı hücrenin düz bir katı yüzeyine yakın olarak hareketini takip ederken, yüzme yönünü tayin etmek için de başarılı bir şekilde kullanılabilir. Ayrıca, yapılan simülasyonlar, manyetik alandaki efektif atalet ve mikro robot üzerinde hissedilen sıvı direncinin kontrol reaksiyonunda küçük fakat hissedilir bir gecikmeye neden olduğuna işaret etmektedir.Keywords : Mikro robotlar, Hareket Kontrolü, Biyo Hibrid Sistemler