Diseño e implementación de una plataforma para el control de posición de microrobots magnéticos usando bobinas de Helmholtz

Abstract

La medicina actual avanza continuamente a través del desarrollo de nuevas tecnologías. Una de estas tecnologías es la microrobotica, que podría emplearse para la administración de medicamentos, la endoscopia, entre otras aplicaciones. La tesis presenta el diseño e implementación de una plataforma automatizada para la manipulación de microrobots magnéticos. Esta plataforma consta de un sistema electromagnético de bobinas de Helmholtz en 3D para la generación del campo magnético en el espacio tridimensional y un sistema óptico para la detección del microrobot en un plano horizontal. El microrobot utilizado consiste en un microiman de neodimio esférico de 1 mm de diámetro. Para lograr el movimiento, se aplica un campo magnético rotatorio a través de las bobinas de la plataforma, lo que provoca que el microrobot ruede sobre una superficie. Este desplazamiento controlado se logra mediante la modificación del campo magnético, utilizando un controlador PID con ganancias ajustables a través de una interfaz gráfica, lo que permite que el microrobot siga una trayectoria deseada similar a un canal biológico.

Current medicine is continuously advancing through the development of new technologies. One of these technologies is microrobotics, which could be employed for drug delivery, endoscopy, among other applications. The thesis showcases the design and implementation of an automated platform for the manipulation of magnetic microrobots. This platform comprises an electromagnetic system of 3D Helmholtz coil for the generation of the magnetic field in the three-dimensional space and an optical system for the detection of the microrobot in a horizontal plane. The microrobot utilized consists of a 1 mm-diameter spherical neodymium micromagnet. To achieve movement, a rotating magnetic field is applied through the platform coils, causing the microrobot to roll on a surface. This controlled displacement is attained by modifying the magnetic field, utilizing a PID controller with adjustable gains through a graphical interface, enabling the microrobot to follow a desired trajectory similar to a biological channel.