Six-degree-of-freedom Localization Under Multiple Permanent Magnets Actuation

要約

磁気作動式医療用ロボットの位置特定は、正確な作動、閉ループ制御、および機能の提供に不可欠です。
姿勢推定のための磁場および慣性測定の使用における大幅な進歩にもかかわらず、これらは単一の外部永久磁石作動またはコイルシステムの下にありました。
制御と操作性を向上させるために複数の外部永久磁石で構成される新しい磁気作動システムの出現により、追加の磁場源を考慮して活用するための新しい位置特定技術が必要です。
この手紙では、複数の外部永久磁場作動および制御システムのための特殊ユークリッド グループ SE(3) の新しい磁気ローカリゼーション手法を紹介します。
この方法は、ミリ メートル スケールの 3 次元加速度計と 3 次元磁場センサーに依存しており、事前のポーズ情報なしで完全な 6 自由度のポーズを推定できます。
2 つの外部永久磁石を使用した位置特定システムを実証し、位置特定誤差 8.5 を達成しました。
位置標準で 2.4 mm、3.7 ?
3.6?
向きで、長さ 20 cm の立方体ワークスペース全体。

要約(オリジナル)

Localization of magnetically actuated medical robots is essential for accurate actuation, closed loop control and delivery of functionality. Despite extensive progress in the use of magnetic field and inertial measurements for pose estimation, these have been either under single external permanent magnet actuation or coil systems. With the advent of new magnetic actuation systems comprised of multiple external permanent magnets for increased control and manipulability, new localization techniques are necessary to account for and leverage the additional magnetic field sources. In this letter, we introduce a novel magnetic localization technique in the Special Euclidean Group SE(3) for multiple external permanent magnetic field actuation and control systems. The method relies on a milli-meter scale three-dimensional accelerometer and a three-dimensional magnetic field sensor and is able to estimate the full 6 degree-of-freedom pose without any prior pose information. We demonstrated the localization system with two external permanent magnets and achieved localization errors of 8.5 ? 2.4 mm in position norm and 3.7 ? 3.6? in orientation, across a cubic workspace with 20 cm length.

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