Planar Magnetic Actuation for Soft and Rigid Robots Using a Scalable Electromagnet Array

电磁铁 电磁线圈 磁场 机器人 工作区 执行机构 机械工程 磁铁 平面的 磁性 计算机科学 材料科学 声学 物理 电气工程 工程类 人工智能 凝聚态物理 量子力学 计算机图形学(图像)
作者
Xiaosa Li,Chengyue Lu,Ziwu Song,Wenbo Ding,Xiao-Ping Zhang
出处
期刊:IEEE robotics and automation letters 卷期号:7 (4): 9264-9270 被引量:4
标识
DOI:10.1109/lra.2022.3190830
摘要

Magnetic actuation system manipulates micro soft or rigid robots by a controllable magnetic field to move them freely in the narrow or enclosed space, which has demonstrated its huge potential in medical interventional surgery and drug delivery. However, the limited working space of paired or area-centered electromagnets restricts its practical applications. In this paper, we propose a convenient coils drive scheme for the scalable electromagnet array, and present an efficient planar magnetic actuation system with a spacious workspace. During the actuation process, our system activates selectively the effective electromagnets neighboring to the magnetic robot by coil selectors, and generates an alternating magnetic field with sufficient gradients to guide the robot's orientation and position. For the soft magnetic pipe, our system can push it to perform the continuous deflections around the stand columns on the plane. For the rigid magnetic cube, the designed magnetic-quadrupole structure allows it to receive various forces from different directions, and achieve a stable displacement in the heterogeneous magnetic field.

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