Non-contact Dexterous Micromanipulation with Multiple Optoelectronic Robots

要約

マイクロマニピュレーション システムは、自動化およびロボット技術を活用して、マイクロスケールでのさまざまなタスクの精度、再現性、効率を向上させます。
ただし、現在のアプローチは通常、特定のオブジェクトまたはタスクに限定されているため、カスタム ツールや特殊な把握方法を使用する必要があります。
この論文では、光電子技術に基づいた新しい非接触マイクロマニピュレーション方法を提案します。
提案された方法は、光電子場で生成される反発誘電泳動力を利用してマイクロロボットを駆動し、マイクロロボットが物理的接触なしに乱雑な環境で対象物体を押すことを可能にする。
非接触機能により、潜在的な損傷、汚染、付着のリスクを最小限に抑えながら、操作の柔軟性が大幅に向上します。
この機能により、間接的なオブジェクト操作に一般的なツールを使用できるようになり、特殊なツールが不要になります。
提案された方法の性能を検証するために、非接触軌道追跡、障害物回避、複数のマイクロロボット間の相互回避などの一連のシミュレーション研究と実世界実験が実施されます。
提案された定式化は、ミクロスケールでのさまざまなオブジェクトやタスクに対する一般的かつ巧妙なソリューションを提供します。

要約(オリジナル)

Micromanipulation systems leverage automation and robotic technologies to improve the precision, repeatability, and efficiency of various tasks at the microscale. However, current approaches are typically limited to specific objects or tasks, which necessitates the use of custom tools and specialized grasping methods. This paper proposes a novel non-contact micromanipulation method based on optoelectronic technologies. The proposed method utilizes repulsive dielectrophoretic forces generated in the optoelectronic field to drive a microrobot, enabling the microrobot to push the target object in a cluttered environment without physical contact. The non-contact feature can minimize the risks of potential damage, contamination, or adhesion while largely improving the flexibility of manipulation. The feature enables the use of a general tool for indirect object manipulation, eliminating the need for specialized tools. A series of simulation studies and real-world experiments — including non-contact trajectory tracking, obstacle avoidance, and reciprocal avoidance between multiple microrobots — are conducted to validate the performance of the proposed method. The proposed formulation provides a general and dexterous solution for a range of objects and tasks at the micro scale.

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