电磁生物工程研究组
 
 
    硕士毕业论文

外磁场调控的微型机器人控制平台的设计与研制
作者:王金光  日期:2013-11-12     【背景色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 】  【字体:
 

  依据仿趋磁细菌的微型机器人的设计需求,本课题研制了一套外磁场调控的微型机器人体外控制平台。控制平台包括磁信号检测系统、无缆控制系统和软件系统等几部分。 磁信号检测系统用于实时检测微型机器人体内永磁块的磁场信息。采用GMRHALL磁敏器件构成传感器阵列,并通过差分的方法实现在高背景磁场下检测永磁块的磁场信号。传感器的输出信号经过差分放大、同相放大、滤波和A/D转换信号调理后,经由PCI总线传输至计算机。 无缆控制系统包括外磁场调控子系统和脉冲宽度调制 (PWM)信号子系统两部分。外磁场调控子系统由三组程控电流源和三组正交的亥姆霍兹线圈构成,在计算机控制下可产生-100Gs+100Gs范围内任意方向可调的均匀导向磁场;PWM信号子系统由PWM信号发生器和射频发射模块构成,在数模转换(D/A)端口输出电压的控制下PWM信号发生器可产生占空比为50%97%可调的PWM信号,射频发射模块完成对PWM信号的无线发射过程。 采用VC++2005开发的软件系统实现软、硬件协同工作、微型机器人自动控制和人机交互等功能。软件系统中,设计了向导程序进行控制平台的自检并引导用户完成各项参数的设置;创建独立的工作子线程确保微型机器人自动控制的实时性;并开发了基于OpenGL的三维虚拟显示界面实时模拟微型机器人的运行状态;同时,还为定位和控制算法的开发预留了软件接口。 最后,利用本课题研制的控制平台,对仿趋磁细菌微型机器人的样机进行了沿“L-轨迹运动的实验,并取得较好结果。从而验证控制平台的有效性,为进一步开展微型机器人的实验研究奠定了基础。

 
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