磁控微机器人人工势场避障算法研究开题报告

1. 研究目的与意义

微机器人的概念提出于上世纪中叶，对其大规模的研究开始于九十年代，现在已经发展成为热点研究方向，包括我国在内的一些国家已经制定相关的战略规划。随着现代生物医学领域研究的不断深入，微机器人由于其低创伤性和复杂微环境的可达性，在众多生物医疗领域中展现出蓬勃的应用前景及优势。例如，微机器人可以作为手术末端执行器或基因片段/药物的运载体，在活体血液循环系统巡游后到达病灶部位，实现病理研究、疾病诊断、靶向递药、组织修复、微创手术等功能。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要基于人工势场的方法进行微机器人的避障，势场源有两类：引力极和斥力极。系统不想进入的区域为斥力极，目标区域为引力极。对于目标引力极，定义为抽象里为以该目标为参考位置的比例控制，对于斥力极，建立等势线与障碍物边缘形状相似的斥力场。系统所在的位势为有事极在该点产生的势之和，即障碍物的斥力势与目标物的引力势之和，即障碍物的斥力势与目标的引力势迭加，他的负梯度方向表达了机器人系统所受抽象力的方向，正是这种抽象力使系统绕开障碍物，朝目标前进。本课题以磁场作为势场，课题基于一种多电线圈阵列磁场：每个电线圈都可以独立进行供电并进行开关控制，从而控制产生的电磁场，通过产生的空间叠加电磁场作用于多种形状的磁性微机器人，驱动微机器人进行路径跟踪，避障控制。

3. 研究的方法与步骤

（1）多电线圈阵列磁场设计、建模、仿真、标定及制造；

（2）控制电路设计和实现;

（3）反馈图像界面开发；

4. 参考文献

[1]chen, xia,zhang, jing. the three-dimension path planning of uav based on improved artificial potential field in dynamic environment[p]. ,2013.

[2]shaorong xie,peng wu,yan peng,jun luo,dong qu,qingmei li,gu, j.. the obstacle avoidance planning of usv based on improved artificial potential field[p]. information and automation (icia), 2014 ieee international conference on,2014.

[3]唐志荣,冀杰,吴明阳,方京城,陈明哲.基于改进人工势场法的车辆路径规划与跟踪[j].西南大学学报(自然科学版),2018,40(06):174-182.

5. 计划与进度安排

1) 2022-12-22～2022-2-10 查阅文献资料，进行文献综述，翻译英文文献；

2) 2022-2-11～2022-3-17 撰写开题报告，对系统所需硬件等进行选型；用三维造型软件进行产品零件的立体造型设计；

3) 2022-3-18～2022-4-10 查阅相关资料，进行系统的设计；