Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thuật toán tự động hóa IPSO-hybrid cho lập kế hoạch đường đi của vi - nano hạt qua các chướng ngại vật ngẫu nhiên trong môi trường dựa trên AFM
Tóm tắt
Nanomanipulation đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu công nghệ nano. Quy trình thao tác dựa trên kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là phức tạp và tốn thời gian, có thể được cải thiện bằng cách sử dụng một thuật toán lập kế hoạch đường đi để giảm thời gian thao tác và độ phức tạp về thời gian. Do những hạn chế về giám sát theo thời gian thực trong các thao tác dựa trên AFM, các môi trường thực tế ảo (VR) đã được phát triển. Tuy nhiên, một môi trường VR đã phát triển bị giới hạn ở thao tác điểm đến điểm và thiếu thông tin về đường đi. Do đó, chúng tôi đề xuất sử dụng một thuật toán hybrid Improved Particle Swarm Optimization (IPSO), một thuật toán dựa trên tự động hóa tế bào để lập kế hoạch đường đi trong quá trình thao tác các vi/nano hạt. Trong kỹ thuật này, biểu đồ lực-thời gian quan trọng, đại diện cho thao tác dựa trên AFM, được coi là một ràng buộc và sau đó được sử dụng để tìm ra đường đi tốt nhất. Đường chính được chia thành nhiều đoạn và được tối ưu hóa. Được sử dụng như một thuật toán cho thao tác, kỹ thuật này cung cấp một đường đi chính xác hơn trong thao tác dựa trên AFM. Cuối cùng, khả năng của kỹ thuật này được so sánh với các thuật toán lập kế hoạch đường đi khác dựa trên hiệu quả trong việc giảm các thông số độ phức tạp về thời gian.
Từ khóa
#nanomanipulation #thuật toán IPSO #lập kế hoạch đường đi #kính hiển vi lực nguyên tử #thực tế ảo #vi hạt #nano hạtTài liệu tham khảo
A. K. Hoshiar and H. Raeisi Fard, A study of the nonlinear primary resonances of a micro-system under electrostatic and piezoelectric excitations, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: J. of Mechanical Engineering Science, 229 (10) (2015) 1904–1917.
H. Raeisifard, M. N. Bahrami, A. Yousefi-Koma and H. R. Fard, Static characterization and pull-in voltage of a microswitch under both electrostatic and piezoelectric excitations, European J. of Mechanics-A/Solids, 44 (2014) 116–124.
H. Raeisifard, M. Zamanian, M. N. Bahrami, A. Yousefi-Koma and H. R. Fard, On the nonlinear primary resonances of a piezoelectric laminated micro system under electrostatic control voltage, J. of Sound and Vibration, 333 (21) (2014) 5494–5510.
A. K. Hoshiar, T. A. Le, F. U. Amin, M. O. Kim and J. Yoon, Studies of aggregated nanoparticles steering during magnetic-guided drug delivery in the blood vessels, J. of Magnetism and Magnetic Materials, 427 (2017) 181–187.
M. Santhanakumar, R. Adalarasan and M Rajmohan, Parameter design for cut surface characteristics in abrasive waterjet cutting of Al/SiC/Al2O3 composite using grey theory based RSM, J. of Mechanical Science and Technology, 30 (1) (2016) 371–379.
S. Ramesh, B. Bhuvaneswari, G. S. Palani, D. M. Lal and N. R. Iyer, Effects on corrosion resistance of rebar subjected to deep cryogenic treatment, J. of Mechanical Science and Technology, 31 (1) (2017) 123–132.
M. H. Korayem and A. K. Hoshiar, 3D kinematics of cylindrical nanoparticle manipulation by an atomic force microscope based nanorobot, Scientia Iranica, 21 (6) (2014) 1907–1919.
M. H. Korayem and A. K. Hoshiar, Dynamic 3D modeling and simulation of nanoparticles manipulation using an AFM nanorobot, Robotica, 32 (4) (2014) 625–641.
A. H. Korayem, A. K. Hoshiar and M. H. Korayem, Modeling and simulation of critical forces in the manipulation of cylindrical nanoparticles, International J. of Advanced Manufacturing Technology, 79 (9–12) (2015) 1505–1517.
A. Varol, I. Gunev and C. Basdogan, A virtual reality toolkit for path planning and manipulation at nano-scale, 14th Symposium on Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, IEEE, March (2006) 485–489.
M. Ammi and A. Ferreira, Path planning of an AFM-based nanomanipulator using virtual force reflection, International Conference on Intelligent Robots and Systems, IEEE/RSJ, 1 (2004) 577–582.
Z. Gao and A. Lécuyer, Path-planning and manipulation of nanotubes using visual and haptic guidance, VECIMS, May (2009) 1–5.
K. Charalampous et al., Autonomous robot path planning techniques using cellular automata, Robots and Lattice Automata, Springer International Publishing (2015) 175–196.
Y. Naranjani and J. Q. Sun, A multi-objective path planning algorithm for mobile robots based on cellular automata, International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, ASME (2015) 175–196.
J. Santoso, B. Riyanto and W. Adiprawita, Dynamic path planning for mobile robots with cellular learning automata, J. of ICT Research and Applications (2016) 1–14.
C. Calvo, J. A. Villacorta-Atienza, V. I. Mironov, V. Gallego and V. A. Makarov, Waves in isotropic totalistic cellular automata: Application to real-time robot navigation, Advances in Complex Systems, Aug., 19 (04n05) (2016) 1650012.
N. Yu and C. Ma, Mobile robot map building based on cellular automata, Third Pacific-Asia Conference on Circuits, Communications and System (PACCS), IEEE, July (2011) 1–4.
A. K. Hoshiar, M. Kianpour, M. Nazarahari and M. H. Korayem, Path planning in the AFM nanomanipulation of multiple spherical nanoparticles by using a coevolutionary Genetic algorithm, Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS), International Conference, July (2016) 1–6.
M. H. Korayem, A. K. Hoshiar and M. Nazarahari, A hybrid co-evolutionary genetic algorithm for multiple nanoparticle assembly task path planning, International J. of Advanced Manufacturing Technology (2016) 3527–3543.
A. K. Hoshiar and H. Raeisi Fard, A simulation algorithm for path planning of biological nanoparticles displacement on a rough path, J. of Nanoscience and Nanotechnology, 17 (8) (2017) 5578–558.
S. Chowdhury, W. Jing, P. Jaron and D. J. Cappelleri, Path planning and control for autonomous navigation of single and multiple magnetic mobile microrobots, ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, American Society of Mechanical Engineers, August (2015) V004T09A040-V004T09A040.
G. B. Ferreira, P. A. Vargas and G. M. Oliveira, An improved cellular automata-based model for robot pathplanning, Conference Towards Autonomous Robotic Systems, Springer International Publishing, September (2014) 25–36.
A. Tafazzoli and M. Sitti, Dynamic behavior and simulation of nanoparticle sliding during nanoprobe-based positioning, Methods (2004) 19, 32.