Sistema de guiado de microrobots basado en el mapeo 2D de campos magnéticos

Abstract

[ES] Se ha desarrollado un sistema de guiado para microrobots o micro-partículas ferromagnéticas utilizando como fuente de movimiento el campo magnético. El trabajo se ha dividido en dos partes: el diseño de un sistema de mapeo en dos dimensiones de campo magnético y el desarrollo de un sistema de guiado magnético de micropartículas. El sistema de mapeo se ha implementado mediante una matriz de 4x4 sensores de campo magnético distribuidos en una superficie de 14mm x 14mm. La información de las componentes X, Y y Z del campo magnético recogida por los sensores es enviada a una aplicación en Matlab que muestra los datos en un mapa 2D (ejes X e Y). En la segunda parte del trabajo, y en base a los resultados de caracterización obtenidos utilizando la herramienta de mapeo 2D, se desarrolló un sistema de guiado magnético compuesto por 4 bobinas (con sus respectivos núcleos) dispuestas en configuración de cruz. La intensidad del campo magnético generado por cada bobina se controla desde un microcontrolador a través de un driver de potencia. El usuario, mediante el joystick conectado al microcontrolador, deter- mina la dirección e intensidad del campo que se genera en la superficie de 14mm x 14mm que hay entre las 4 bobinas. El sistema desarrollado permite el guiado de microrobots para aplicaciones en los campos de la química y la biotecnología.

[EN] In this final master project, a 2D guidance system for ferromagnetic microparticles or micro- robots has been developed using the magnetic field as the source of movement. The work has been divided into two parts: the design of a two-dimensional mapping system of the magnetic field and the development of a microparticle magnetic guidance system. The mapping system has been implemented using an array of 4x4 magnetic field sensors distributed over a 14mm x 14mm surface. The information of the X, Y and Z components of the magnetic field collected by the sensors is sent to a Matlab application that displays the data on a 2D map (X and Y axes). In the second part of the work, and based on the characterization results obtained using the 2D mapping tool, a magnetic guide system consisting of 4 coils (with their respective cores) arranged in a cross configuration was developed. The intensity of the magnetic field generated by each coil is controlled from a microcontroller through a power driver. The user, using the joystick connected to the microcontroller, determines the direction and intensity of the field that is generated on the 14 mm x 14mm surface between the 4 coils. The developed system allows the guidance of microrobots for applications in the fields of chemistry and biotechnology.

[CA] S’ha desenrotllat un sistema de guiat per a microrobots o micropartícules ferromagnéticas utilitzant com a font de moviment el camp magnètic. El treball s’ha dividit en dos parts: el disseny d’un sistema de mapeo en dos dimensions de camp magnètic i el desenrotllament d’un sistema de guiat magnètic de micropartícules. El sistema de mapeo s’ha implementat per mitjà d’una matriu de 4x4 sensors de camp magnètic distribuïts en una superfície de 14mm x 14mm. La informació de les components X, I i Z del camp magnètic arreplega pels sensors és enviada a una aplicació Matlab que mostra les dades en un mapa 2D (eixos X e I). En la segona part del treball, i basant-se en els resultats de caracterització obtinguts utilitzant la ferramenta de mapeo 2D, es va desenrotllar un sistema de guiat magnètic compost per 4 bobines (amb els seus respectius nuclis) disposades en configuració de creu. La intensitat del camp magnètic generat per cada bobina es controla des d’un microcontrolador a través d’un driver de potència. L’usuari, per mitjà del joystick connectat al microcontrolador, determina la direcció i intensitat del camp que es genera en la superfície de 14mm x 14mm que hi ha entre les 4 bobines. El sistema desenrotllat permet el guiat de microrobots per a aplicacions en els camps de la química i la biotecnologia.