Utafiti huu unalenga kuthibitisha nafasi ya roboti ndogo yenye viwango vitatu vya uhuru inayosogea katika kiwango cha mikromita kwa kuunganisha vyanzo vingi vya taarifa za kuona badala ya kutegemea amri za mota pekee au kamera moja. Mfumo hutumia darubini ya macho na kamera ya kidijitali upande wa juu, na chini ya sampuli kuna kihisi cha ziada cha kuona kutoka chini kinachotumia CMOS (Bottom Vision Sensor, BVS). Kwa njia hii, inaweza kuthibitishwa kama roboti ndogo imefika kweli kwenye koordinati iliyoombwa na programu kwa kutumia kwa pamoja koordinati za mota, picha ya macho ya juu na mrejesho huru kutoka kihisi cha chini.

Chanzo cha utafiti ni tatizo muhimu la uwekaji nafasi katika kiwango kidogo: step motor, utaratibu wa skrubu na kidhibiti cha mwendo vinaweza kuamriwa kwenda kwenye koordinati fulani ya X–Y; hata hivyo, kutokana na ulegevu wa kimekanika, athari ya halijoto, mtetemo, jiometri ya njia na kutokuwa mstari kwa aktueta, nafasi iliyoamriwa na nafasi halisi ya ncha ya kifaa zinaweza zisiwe sawa. Kwa kuwa enkoda ya mota au koordinati ya programu hufuatilia tu sehemu fulani ya mfumo wa uendeshaji wa kimekanika, haiwezi kila wakati kuonyesha moja kwa moja kupotoka kwa kifaa halisi cha mikro au kwa kitu lengwa.

Katika kazi hii, tatizo hili limekabiliwa kwa kuweka kihisi cha pili cha picha chini ya sampuli, hasa katika mazingira ya mikro-manipulation yenye sampuli zilizo wazi au nusu wazi. Kamera ya macho ya juu hutoa picha ya kina ya kitu, huku kihisi cha chini kikiweza kufuatilia kwa kujitegemea kivuli cha kifaa cha mikro, usambazaji wa mwanga au nafasi yake ikilinganishwa na lengo. Picha zilichakatwa kwa algoriti za MATLAB na Python kwa thresholding, kuondoa kelele, kubaini kituo/centroid, tofauti ya pikseli na uchambuzi wa takwimu wa kupotoka kwa nafasi.

Makala inaripoti kwa utendaji wa jumla wa mbinu 0,25 µm RMSE na inaeleza kuwa usahihi wa uwekaji nafasi umeimarika kutoka takribani 1,3 µm hadi 0,5 µm, sawa na takribani %62 uboreshaji. Katika majaribio ya kasi ya juu, hasa kwa kasi za mwendo za 4 na 5 mm/s, kosa la wastani la mhimili X liliripotiwa kushuka chini ya 0,04 µm. Hata hivyo, utendaji huo haukudumishwa katika kasi za chini; kosa la mhimili X linaweza kuzidi 1 µm katika eneo la 0,1–2 mm/s. Kwa hiyo, matokeo hayapaswi kujumlishwa kama usahihi thabiti wa chini ya mikromita katika kasi zote.

Kwa upande wa Türkiye: Mbinu hii ni muhimu kwa maabara za mikro-mekatroniki za vyuo vikuu, mifumo ya biomedikali ya mikro-manipulation, vifaa vya upimaji sahihi wa macho, mifumo ya kuweka mikroelektrodi na programu za roboti sahihi zinazotegemea picha. Kinachovutia hasa ni matumizi ya vihisi vya kawaida vya picha vya CMOS kama safu huru ya uthibitishaji wa nafasi badala ya vihisi ghali vya nafasi kamili. Hata hivyo, thamani za namba za usahihi zilizopatikana hutegemea muundo maalum wa kimekanika, jiometri ya kamera, mwangaza, lengo la kalibrasha na algoriti ya uchakataji picha katika utafiti; kabla ya kuhamishiwa kwenye mfumo mwingine wa roboti ndogo, kalibrasha mpya na uthibitishaji wa majaribio vinahitajika.

Kwa nini roboti ndogo zinahitaji taarifa ya pili ya nafasi?

Katika mifumo inayofanya kazi kwa kiwango cha mikromita na chini ya mikromita, kuwa sahihi kwa amri ya mwendo wa kimekanika hakuhakikishi kwamba kifaa cha mikro kimefika kweli kwenye sehemu lengwa. Utafiti unazingatia hasa vyanzo vifuatavyo vya makosa:

• ulegevu wa kimekanika na hysteresis,
• makosa ya uendeshaji wa skrubu na uhamishaji wa kimekanika,
• makosa ya ugawaji mdogo wa enkoda,
• mabadiliko ya vipimo yanayotokana na mabadiliko ya halijoto,
• mtetemo wa mazingira,
• kelele za kamera na uchakataji picha,
• mabadiliko ya mwangaza,
• azimio la pikseli na upotoshaji wa picha,
• kupotoka kwa kimekanika kutoka kwenye njia iliyochaguliwa katika mihimili X na Y.

Kwa hiyo, utafiti haujaribu tu kujibu swali “mota iliamriwa kwenda kwenye koordinati gani?”, bali pia “kifaa cha mikro kilifika kweli kwenye koordinati gani?”.

Wazo kuu la sensor fusion ni nini?

Watafiti wanathibitisha nafasi kwa kulinganisha vyanzo vitatu tofauti vya taarifa:

1. koordinati za X–Y zinazotolewa na programu ya kudhibiti mwendo,
2. picha ya darubini/kamera ya macho ya juu,
3. picha huru ya BVS au mrejesho wa fotometriki kutoka chini ya sampuli.

Mbinu hii inafafanuliwa kwenye makala kama “three-source verification”. Lengo ni kwamba kosa la kimekanika ambalo chanzo kimoja haliwezi kuliona litambuliwe na chanzo kingine.

Mfumo wa majaribio uliundwaje?

Roboti ndogo ina muundo wa manipuleta wa mihimili mitatu ya orthogonal. Kwa mihimili X na Y ilitumika meza yenye mota Standa 8MTF-102LS05; kwa mwendo huru wa Z zilitumika aktueta mbili 8MT30-50. Mfumo wa uendeshaji unategemea step motor za bipolar na utaratibu wa skrubu sahihi wenye pitch ya 0,5 mm.

Katika viendeshi vya mota, hali ya mikro-hatua 1/16 ilitumika. Roboti ndogo iliwekwa juu ya meza ya kupunguza mtetemo yenye mfumo wa damping unaodhibitiwa.

Udhibiti wa mwendo wa kiwango cha chini ulifanywa kwenye Orange Pi kwa LinuxCNC 2.8.4, huku udhibiti wa kiwango cha juu ukifanywa kwenye kompyuta kuu kwa LabVIEW 19. Tabaka za udhibiti huwasiliana kupitia Ethernet.

Ni vihisi gani vilitumika kwenye kamera za juu na chini?

Katika kihisi cha kuona kutoka chini ilitumika Sony IMX477 CMOS. Sifa kuu zilizotolewa kwenye chanzo ni:

• 12,3 megapikseli,
• 4032 × 3040 pikseli hai,
• ukubwa wa pikseli 1,55 × 1,55 µm,
• kihisi cha inchi 1/2,3,
• upigaji picha hadi 30 FPS katika azimio la 4K.

Mfumo wa macho wa juu una zoom ya macho ya 15×–90× na katika majaribio ilitumika magnification ya 80×. Picha zilirekodiwa kwa kamera XCAM4K8MPA; kamera ina kihisi Sony IMX334 CMOS. Chanzo kinataja azimio la 3840 × 2160 pikseli na ukubwa wa pikseli wa 2,0 × 2,0 µm.

Kwa nini kihisi cha chini kilitumika bila lenzi?

Lengo kuu la BVS si kutoa picha ya mikroskopi yenye ubora wa juu. Kihisi kimewekwa chini ya sampuli na huchunguza kivuli cha kifaa cha mikro, usambazaji wa mwanga au mabadiliko mengine ya macho ambayo yanaweza kutumika kama kiashirio cha nafasi.

Katika baadhi ya majaribio ya utafiti, ilitumika LED ya bluu yenye urefu wa wimbi wa kilele wa 460 nm na nyuzi ya macho ya plastiki ya 0,4 mm. Nyuzi ya macho iliwekwa kwenye kishikilia kifaa cha mikro na ikaunda nukta ya mwanga kwenye kihisi cha chini. Kwa kuhesabu kituo cha nukta hii kwenye picha, uhamisho halisi wa mfumo wa kimekanika ulifuatiliwa.

Chanzo pia kinaeleza kuwa fremu za IMX477 bila lenzi zinaweza kutumika si kama picha ya kina ya anga kwa maana ya kawaida, bali kama ramani za fotometriki zinazotoa taarifa kuhusu mwangaza wa jumla, maudhui ya spektra, mtawanyiko, uakisi na kelele za kihisi. Matumizi haya ni hali tofauti ya sensor-fusion na mbinu ya kufuatilia nafasi kupitia kivuli cha kifaa.

Kalibrasha ilifanywaje?

Kwa kamera ya juu ilitumika gridi sahihi ya kalibrasha ya orthogonal yenye umbali kati ya mistari wa 4 µm. Kamera ilitathminiwa kwa picha 20 za kalibrasha.

Programu ya watafiti inayotegemea Python 3.12.13:

• ilitambua makundi ya mistari sambamba na wima,
• iliboresha contrast kwa CLAHE,
• ilibainisha ubadilishaji wa µm/pikseli kwa mwelekeo wa X na Y,
• ilitathmini anisotropy ya pikseli,
• ilihesabu distortion ya picha,
• ilitumia vipindi vya kujiamini vya %95 kwa thamani za µm/pikseli.

Gridi hiyo hiyo ilitumika kwa BVS kwa madhumuni ya ukaguzi, lakini kwa kuwa kihisi hakina lenzi, chanzo kinaeleza kuwa hakikukalibishwa kwa maana ya kamera ya macho ya kawaida.

Kosa la nafasi linahesabiwaje?

Kutoka picha za mwanzo na baada ya mwendo, kituo cha kifaa au kivuli kilibainishwa; tofauti za koordinati X na Y zilitathminiwa kama:

\[ d_x=X_2-X_1 \]

\[ d_y=Y_2-Y_1 \]

Kupotoka kwa jumla kwa nafasi kwa radiali katika vipimo viwili:

\[ r=\sqrt{d_x^2+d_y^2} \]

kulihesabiwa.

Katika majaribio ya kurudia, kupotoka kwa wastani kwa radiali:

\[ r_m=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}r_i \]

na mkengeuko wa kawaida wa sampuli:

\[ \sigma= \sqrt{ \frac{\sum_{i=1}^{n}(r_i-r_m)^2}{n-1} } \]

vilitumika kutathmini kurudiwa kwa uwekaji nafasi.

Mlolongo wa uchakataji picha unafanyaje kazi?

Katika mchoro wa mtiririko wa MATLAB kwenye ukurasa wa 16 wa chanzo, mbinu imegawanywa katika hatua nne kuu:

1. Upatikanaji wa picha: Kamera ya CMOS hurekodi picha za kifaa cha mikro au kivuli.
2. Uchakataji wa awali: ubadilishaji kuwa kijivu, thresholding na kuondoa kelele hufanywa.
3. Utoaji wa centroid: kitu cha binary hutambuliwa na koordinati ya kituo hupatikana kupitia sifa za eneo.
4. Uchambuzi wa uhamisho: ΔX, ΔY na kupotoka kwa radiali huhesabiwa na kutathminiwa kwa takwimu.

Kituo cha chini ya pikseli cha nukta ya mwanga kilibainishwaje?

Kituo cha eneo angavu linaloundwa kwenye kihisi na mwanga wa LED kutoka kwenye nyuzi ya macho kilihesabiwa kwa kutumia kituo cha uzito wa intensity ya picha:

\[ X_s= \frac{\sum x\,I(x,y)} {\sum I(x,y)} \]

\[ Y_s= \frac{\sum y\,I(x,y)} {\sum I(x,y)} \]

Hapa \(I(x,y)\) ni mwangaza wa picha katika koordinati fulani ya pikseli. Mbinu hii huruhusu kituo kubainishwa si kama pikseli iliyo angavu zaidi pekee, bali kama kituo cha uzito wa usambazaji wa intensity, na watafiti waliitumia kwa uamuzi wa nafasi wa chini ya pikseli.

Katika mbinu inayotegemea Python, channel ya rangi inayofaa ilichaguliwa, median filter ilitumika kupunguza kelele ya msukumo ya aina ya hot pixel, na eneo likazuiliwa kulingana na Full Width at Half Maximum ambapo mwangaza ulikuwa juu ya %50 ya thamani ya juu.

Kwa nini jiometri ya njia ni muhimu?

Watafiti hawakutathmini mwendo wa mwelekeo mmoja pekee, bali pia njia za mstari, umbo la L, diagonal na njia ngumu zaidi. Katika picha za kurasa 12–17 za chanzo, tofauti za pikseli kati ya fremu kabla na baada ya mwendo zinalinganishwa.

Hasa katika njia zinazofanana na C au zenye mielekeo mingi, imeelezwa kuwa kutolingana kwa pikseli kunaweza kujilimbikiza kadiri idadi ya marudio inavyoongezeka. Matokeo haya yanaonyesha kuwa usahihi tuli wa roboti ndogo kwenye mhimili mmoja pekee hautoshi kuelezea kurudiwa kwa mwendo mgumu wa mihimili miwili.

Kasi ya mwendo ilibadilishaje kosa la nafasi?

Katika majaribio mapana zaidi ya kasi, kasi za mwendo zilibadilishwa kuwa 0,1; 1; 2; 3; 4 na 5 mm/s na jaribio kwa kila kasi lilirudiwa mara 20.

Kwenye mhimili X, kosa kubwa zaidi lilionekana katika kasi za chini. Watafiti wanaeleza kuwa katika eneo la 0,1–2 mm/s, kosa la usahihi wa mhimili X linaweza kuzidi 1 µm. Kwa upande mwingine, katika kasi za 4 na 5 mm/s, kosa la wastani liliripotiwa kuwa chini ya 0,04 µm.

Makosa ya mhimili Y yalikuwa takribani mara mbili chini kuliko ya mhimili X katika safu hiyo hiyo ya kasi. Waandishi wanaeleza kuwa asymmetry hii inaweza kuhusishwa na muundo wa kimekanika, tabia ya step motor na kalibrasha ya mfumo wa uendeshaji.

Sensor fusion kwa kweli inarekebisha nini?

Mfumo hapa hauondoi kimwili kosa la kimekanika la mota. Badala yake, hufanya tofauti halisi ya nafasi inayotokea baada ya mwendo iweze kupimwa na kurekebishwa.

Tofauti hii ni muhimu. Sensor fusion katika utafiti inaweza:

• kugundua kupotoka kwa kimekanika,
• kupima kosa la kurudi kwenye nafasi,
• kuthibitisha kwa kulinganisha taarifa za picha za juu na chini,
• kufuatilia uhusiano wa kifaa–lengo katika sampuli wazi,
• kutoa data kwa urekebishaji wa nafasi wa mzunguko uliofungwa katika siku zijazo.

Hata hivyo, utafiti wa sasa hauonyeshi mfumo kamili wa udhibiti wa roboti ndogo wa mzunguko uliofungwa unaoondoa makosa haya yote kabisa katika muda halisi. Waandishi wanaeleza wazi kwamba mbinu inaweza kudhibiti kwa sehemu tu baadhi ya kupotoka na kwamba mbinu zinazofaa zaidi zinahitaji kuendelezwa.

Kwa nini ni muhimu kwa mikro-manipulation ya kibayolojia?

Moja ya matumizi lengwa ya utafiti ni kufanya kazi kwa mikroelektrodi au vifaa sawa kwenye vitu vya kibayolojia vilivyo ndani ya vyombo nusu wazi au wazi. Wakati darubini ya juu inaonyesha seli lengwa, mwendo wa kifaa cha mikro katika eneo hilo hilo la kimwili unaweza kusababisha tatizo la ufikivu wa kijiometri.

Kihisi cha chini kinaweza kufuatilia kivuli au alama ya macho ya kifaa cha mikro kupitia chini ya uso ulio wazi kama sahani ya Petri na kutoa rejea ya pili ya nafasi. Watafiti wanapanga katika siku zijazo kufanya kazi ya kutafuta lengo na kuweka nafasi kiotomatiki kwenye chachu au viumbe vingine vyenye seli moja.

Utafiti unaunga mkono nini?

• Matumizi ya pamoja ya picha ya macho ya juu, koordinati ya programu na kihisi cha picha cha chini yanaweza kuruhusu kupotoka kwa nafasi ya roboti ndogo kutathminiwa kwa kujitegemea.
• Picha kutoka kwa vihisi vya kawaida vya CMOS zinaweza kutumika kubaini makosa ya kurudi na ya njia ya kifaa cha mikro.
• Uchakataji picha unaotegemea centroid na tofauti ya pikseli unaweza kufichua tofauti za nafasi katika kiwango cha mikromita na, katika hali fulani, chini ya mikromita.
• Katika sampuli nusu wazi, upigaji picha kutoka chini unaweza kutoa taarifa ya nafasi inayokamilisha darubini ya macho ya juu.
• Katika mfumo wa majaribio wa utafiti, kasi, umbo la njia na mwelekeo wa mhimili vilibadilisha usahihi wa nafasi.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Hauthibitishi kwamba RMSE ya 0,25 µm itapatikana katika kila mfumo wa roboti ndogo.
• Hauonyeshi kwamba kosa la nafasi ni chini ya 0,5 µm katika safu yote ya kasi ya 0,1–5 mm/s.
• Uwekaji wa mikroelektrodi kiotomatiki kwenye seli halisi hai haujakamilishwa katika utafiti huu.
• Haijaonyeshwa kwamba BVS itatoa contrast ile ile ya macho katika sampuli zote za kibayolojia nusu wazi.
• Mwangaza unapopungua sana, mbinu haidumishi usahihi ule ule.
• Kwa kuwa uchakataji picha huchukua sekunde kadhaa, chanzo hakijaonyesha utendaji wa urekebishaji wa mzunguko uliofungwa wa masafa ya juu katika muda halisi.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Vifaa vikuu

Sampuli za kalibrasha

Chanzo kilitumia filamu ya uwazi ya kalibrasha inayotegemea PET, skeli sahihi ya kipimo kwenye kioo na mikro-gridi yenye nafasi ya 4 µm. Ukali wa picha, kurudiwa kwa koordinati na ubadilishaji wa pikseli–mikromita vilichunguzwa kwa kutumia miundo hii ya rejea.

Pia, sindano ya kioo yenye kipenyo cha ncha cha takribani 100 µm ilitumika kuwakilisha kifaa cha mikro. Katika baadhi ya majaribio, nyuzi ya macho iliwekwa badala ya sindano ili kuunda nukta ya mwanga kwenye kihisi cha chini ambayo nafasi yake inaweza kuhesabiwa kwa urahisi.

Ulinganisho wa picha kabla na baada ya mwendo

Katika kila mzunguko wa mwendo, mfumo ulipigwa picha katika nafasi ya mwanzo, kisha baada ya kukamilisha njia iliyobainishwa na kifaa cha mikro kurudi kwenye sehemu ya kuanzia, picha ya pili ilipigwa.

Mipaka ya pikseli isiyolingana kati ya picha mbili ilitathminiwa kama kiashirio cha kuona cha kosa la kurudi kimekanika. Katika Kielelezo 6, 9, 10 na 11 cha chanzo, mbinu hii inaonyeshwa kama picha ya mwanzo, picha baada ya mwendo na ramani ya tofauti ya pikseli.

Majaribio ya kwanza ya njia

Katika majaribio ya mwendo wa mstari, kasi za 50, 25 na 12,5 mm/min pamoja na mwendo wa diagonal wa mihimili miwili zilitathminiwa. Matokeo yalionyesha kuwa makosa ya X na Y hayabaki sawa kulingana na kasi ya mwendo na njia.

Njia ya umbo la L pia ilichunguzwa kwa kasi hizo hizo tatu na kupatikana kupotoka tofauti. Baadaye watafiti waliweka mkazo hasa kwenye njia za mstari na za spiral/zenye mielekeo mingi zilizo ngumu zaidi ili kutathmini kurudiwa kwa nafasi.

Jaribio la mwendo unaorudiwa

Katika majaribio ya kurudia yaliyofanywa kwenye njia ile ile ya X–Y kwa umbali wa 50 mm na kasi ya 50 mm/min, makosa ya mhimili X na Y yalihesabiwa kwa sensor fusion.

Chanzo kinaeleza kuwa baada ya marudio ya kwanza, kosa lilikuwa la kubadilika, na baada ya takribani marudio ya 14, mfumo uliingia katika hali ya kazi iliyo thabiti zaidi na kupotoka kwa nafasi kukapungua. Ingawa uchunguzi huu unaashiria uwezekano wa athari za kutulia kwa joto au kimekanika, utafiti haukutenganisha utaratibu huu kwa jaribio tofauti.

Muundo wa jaribio la kasi

Matokeo ya mhimili Y yalionyesha makosa madogo kuliko mhimili X katika kasi zote zilizochunguzwa. Maandishi ya makala yanaelezea usahihi wa mhimili Y kuwa takribani mara mbili bora.

Utendaji wa jumla wa mbinu

Maelezo muhimu ya tafsiri: Mstari wa mwisho haupaswi kusomwa kuwa kila nukta ya kasi iko chini ya 0,5 µm. Katika sehemu ya kina ya matokeo, makosa makubwa zaidi yameripotiwa katika majaribio ya mhimili X kwa kasi za chini.

Kikomo cha mwangaza

Algoriti ya kuhesabu centroid inahitaji contrast ya kutosha ya picha. Chanzo kinaeleza wazi kwamba mwangaza ukipungua sana, uamuzi wa nafasi wa chini ya pikseli huharibika na usahihi wa uwekaji nafasi hupungua.

Kwa hiyo, usahihi uliopatikana hautegemei mfumo wa kimekanika pekee, bali pia:

• intensity ya LED,
• uwiano wa signal-to-noise wa kihisi,
• upitishaji wa sampuli,
• contrast ya kivuli au nukta ya mwanga,
• ROI na thamani za threshold zilizochaguliwa

.

Muda wa kukokotoa

Chanzo kinaripoti kwamba script za MATLAB na Python huchakata picha ndani ya sekunde chache na kutoa koordinati za centroid. Muda huu ni muhimu kwa kipimo na uthibitishaji wa majaribio wa nafasi; hata hivyo, si sawa na mrejesho wa servo wa muda halisi wenye bandwidth ya juu.

Vikwazo vikuu vya mbinu

• Kupotoka kunaweza kujilimbikiza katika njia ngumu na zenye mielekeo mingi.
• Mwangaza mdogo wa picha hupunguza usahihi wa centroid.
• Idadi ya pikseli ya BVS na matumizi yake bila optiki huweka kikwazo kwa kutafuta seli moja kiotomatiki.
• Tofauti za ukubwa wa pikseli kati ya kamera za juu na chini hufanya fusion ya data kuwa ngumu zaidi.
• Utafiti haukufanya majaribio yote kwenye seli hai.
• Kwa kuwa uchakataji picha huchukua sekunde kadhaa, kufunga servo ya kasi kubwa moja kwa moja hakukuonyeshwa kwa majaribio.
• Usahihi bora wa uwekaji nafasi hutegemea kasi ya mwendo na mhimili.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la kazi asili: Implementing Sensor Signal Fusion for Accurate Positioning of Micro-Robotic Systems

Waandishi: Viktor Masalskyi, Ujjawal Malani, Sigitas Petkevičius, Jūratė-Jolanta Petronienė, Andrius Dzedzickis, Giedrius Garbinčius na Vytautas Bučinskas.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza wa pamoja: Haujaelezwa katika chanzo.

Mwandishi wa mawasiliano: Vytautas Bučinskas.

Taasisi:

• Department of Mechatronics, Robotics and Digital Manufacturing, Faculty of Mechanics, Vilnius Gediminas Technical University, Vilnius, Lithuania.
• Department of Automobile Engineering, Faculty of Transport Engineering, Vilnius Gediminas Technical University, Vilnius, Lithuania.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 14(5), 544.

DOI: 10.3390/machines14050544.

Tarehe ya kupokelewa: 3 Aprili 2026.

Tarehe ya marekebisho: 8 Mei 2026.

Tarehe ya kukubaliwa: 11 Mei 2026.

Tarehe ya kuchapishwa: 13 Mei 2026.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti wa majaribio iliyopitiwa na wataalamu.

Hali ya mapitio: Ni makala ya jarida iliyopitiwa na wataalamu.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Kiungo rasmi: Rekodi rasmi ya uchapishaji inaweza kufikiwa kupitia DOI 10.3390/machines14050544.

Ufadhili: Imeripotiwa kwamba utafiti haukupokea ufadhili wa nje.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kwamba michango asili ya utafiti imo ndani ya makala na maswali ya ziada yanaweza kuelekezwa kwa mwandishi wa mawasiliano.

Mgongano wa maslahi: Waandishi hawakuripoti mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana V.M. na V.B.; mbinu A.D.; programu S.P. na U.M.; uthibitishaji G.G., A.D. na S.P.; uchambuzi rasmi J.-J.P.; utafiti V.M. na U.M.; rasilimali V.B.; utunzaji wa data G.G.; rasimu ya kwanza V.M.; mapitio na uhariri V.B., A.D., J.-J.P. na S.P.; uchoraji wa kuona J.-J.P.; usimamizi V.B.; usimamizi wa mradi A.D. kama ilivyoripotiwa.

Upeo wa kisayansi: Utafiti unalenga kubaini kwa majaribio kupotoka kwa nafasi katika mfumo wa mikro-roboti wenye viwango vitatu vya uhuru kwa kuunganisha kamera ya macho ya juu, koordinati za mota/programu na data kutoka kihisi cha picha cha CMOS cha chini. Vifaa halisi, malengo ya kalibrasha na majaribio ya mwendo wa kimwili vilitumika.

Tafsiri muhimu ya matokeo: Muhtasari wa makala una kauli “usahihi wa uwekaji nafasi chini ya 0,5 µm kwa kasi hadi 5 mm/s”. Hata hivyo, matokeo ya kina pia yameripoti thamani za kosa zinazozidi 1 µm katika majaribio ya mhimili X kwa kasi za chini. Kwa hiyo, kauli hiyo ya jumla haijatafsiriwa kuwa usahihi ule ule kamili ulipatikana katika kasi zote za majaribio. Katika tathmini ya jumla ya mbinu pia iliripotiwa RMSE = 0,25 µm na takribani %62 uboreshaji wa usahihi kutoka 1,3 µm hadi 0,5 µm.

Maelezo ya istilahi ya BVS: Katika chanzo, BVS inachukuliwa kwa namna mbili: kama kihisi cha CMOS kinachofuatilia nafasi ya kifaa/kivuli kutoka chini, na kama kihisi cha fotometriki ambacho, kinapotumika bila lenzi, hutoa taarifa ya mwangaza wa jumla, mtawanyiko na spektra badala ya picha ya kina ya anga. Katika maudhui ya Verianla matumizi haya mawili yameelezwa tofauti.

Kikomo kikuu: Lengo la mwisho la utafiti ni kutafuta kiotomatiki seli hai au mikro-vitu vinavyofanana na kuweka kwa usahihi kifaa cha mikro juu ya lengo; hata hivyo, mchakato huu mzima bado haujathibitishwa kama mfumo wa kiotomatiki wa mzunguko uliofungwa kwa seli hai. Waandishi wameeleza kazi za baadaye kwa chachu au viumbe vingine vya seli moja kama mada ya utafiti wa siku zijazo.

Mbinu, sifa za kifaa, milinganyo, majaribio ya kasi, hatua za uchakataji picha, thamani za utendaji na vikwazo katika maudhui haya ya Verianla zinategemea utafiti uliochunguzwa. Chanzo cha nje kilitumika tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia ya uchapishaji na hali ya mapitio ya jarida; hakuna matokeo mapya ya majaribio yasiyokuwapo kwenye chanzo yaliyoongezwa.