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2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

Characterization and Control of Biological Microrobots

verfasst von : Islam S. M. Khalil, Marc P. Pichel, Lars Zondervan, Leon Abelmann, Sarthak Misra

Erschienen in: Experimental Robotics

Verlag: Springer International Publishing

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This work addresses the characterization and control of Magnetotactic Bacterium (MTB) which can be considered as a biological microrobot. Magnetic dipole moment of the MTB and response to a field-with-alternating-direction are characterized. First, the magnetic dipole moment is characterized using four techniques, i.e., Transmission Electron Microscopy images,

flip-time, rotating-field

and

u-turn

techniques. This characterization results in an average magnetic dipole moment of 3.32x10

16

A.m2 and 3.72x10

16

A.m

2

for non-motile and motile MTB, respectively. Second, the frequency response analysis of MTB shows that its velocity decreases by 38% for a field-with-alternating-direction of 30 rad/s. Based on the characterized magnetic dipole moment, the magnetic force produced by our magnetic system is five orders-of-magnitude less than the propulsion force generated by the flagellum of the MTB. Therefore,

point-to-point

positioning of MTB cannot be achieved by exerting a magnetic force. A closed-loop control strategy is devised based on calculating the position tracking error, and capitalizes on the frequency response analysis of the MTB.

Point-to-point

closed-loop control of MTB is achieved for a reference set-point of 60

μ

m with average velocity of 20

μ

m/s. The closed-loop control system positions the MTB within a region-of-convergence of 10

μ

m diameter.

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Metadaten
Titel
Characterization and Control of Biological Microrobots
verfasst von
Islam S. M. Khalil
Marc P. Pichel
Lars Zondervan
Leon Abelmann
Sarthak Misra
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer International Publishing
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-00065-7_42

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