Ин таҳқиқот барои санҷидани мавқеи микро-роботи дорои се дараҷаи озодӣ, ки дар миқёси микрометр ҳаракат мекунад, на танҳо аз рӯи фармонҳои мотор ё як камера, балки бо муттаҳид кардани якчанд манбаи иттилооти визуалӣ равона шудааст. Система дар қисми боло микроскопи оптикӣ ва камераи рақамӣ, дар зери намуна бошад сенсори иловагии дид аз поён дар асоси CMOS (Bottom Vision Sensor, BVS)-ро истифода мебарад. Ҳамин тавр, воқеан ба координатаи аз ҷониби нармафзор дархостшуда расидани микро-робот бо истифодаи якҷояи координатаҳои мотор, тасвири оптикии болоӣ ва бозхурди мустақили сенсори поёнӣ санҷида мешавад.

Нуқтаи ибтидоии таҳқиқот як масъалаи муҳими микромавқеъгузорӣ мебошад: step motor, механизми винтӣ ва контроллери ҳаракат метавонанд ба координатаи муайяни X–Y фармон диҳанд; аммо аз сабаби фосилаи механикӣ, таъсири ҳарорат, ларзиш, геометрияи траектория ва ғайрихаттӣ будани актуатор мавқеи фармоншуда ва мавқеи воқеии нӯги асбоб метавонанд яксон набошанд. Азбаски энкодери мотор ё координатаи нармафзор танҳо як нуқтаи муайяни гардонандаи механикиро пайгирӣ мекунад, он на ҳамеша каҷравии воқеиро дар микро-асбоб ё объекти ҳадаф мустақим нишон медиҳад.

Дар кор ба ин масъала махсусан дар муҳитҳои микро-манипулятсия бо намунаҳои шаффоф ё нимшаффоф тавассути ҷойгир кардани сенсори дуюми тасвир дар зери намуна муносибат шудааст. Камераи оптикии болоӣ тасвири муфассали объектро медиҳад, дар ҳоле ки сенсори поёнӣ метавонад сояи микро-асбоб, тақсимоти рӯшноӣ ё мавқеи онро нисбат ба ҳадаф мустақилона пайгирӣ кунад. Тасвирҳо бо алгоритмҳои MATLAB ва Python аз марҳилаҳои thresholding, тозакунии садо, муайянкунии марказ/centroid, фарқи пиксел ва таҳлили омории каҷравии мавқеъ гузаронида шудаанд.

Мақола барои иҷрои умумии усул 0,25 µm RMSE-ро гузориш мекунад ва мегӯяд, ки дақиқии мавқеъгузорӣ аз тақрибан 1,3 µm то 0,5 µm беҳтар шудааст, ки ба тақрибан %62 беҳбудӣ мувофиқ аст. Дар санҷишҳои суръати баланд, махсусан дар суръатҳои ҳаракати 4 ва 5 mm/s, хатои миёнаи меҳвари X аз 0,04 µm' пасттар гузориш шудааст. Аммо дар суръатҳои паст ин иҷро нигоҳ дошта нашудааст; хатои меҳвари X дар минтақаи 0,1–2 mm/s метавонад аз 1 µm' зиёд шавад. Аз ин рӯ, натиҷаҳоро ҳамчун дақиқии доимии субмикрометрӣ дар ҳамаи суръатҳо умумӣ кардан мумкин нест.

Аз нуқтаи назари Туркия: Ин равиш барои лабораторияҳои университетии микромехатроника, системаҳои биотиббии микро-манипулятсия, таҷҳизоти дақиқи ченкунии оптикӣ, системаҳои мавқеъгузории микроэлектрод ва барномаҳои роботикаи дақиқи асосёфта ба тасвир аҳамият дорад. Махсусан, истифодаи сенсорҳои стандартии CMOS ҳамчун қабати мустақили санҷиши мавқеъ ба ҷои сенсорҳои гарони мутлақи мавқеъ ҷолиб аст. Бо вуҷуди ин, арзишҳои ададии дақиқӣ ба сохтори махсуси механикӣ, геометрияи камера, равшанӣ, ҳадафи калибронӣ ва алгоритми коркарди тасвир дар ин таҳқиқот вобастаанд; пеш аз интиқол ба системаи дигари микро-робот калибровкаи нав ва тасдиқи таҷрибавӣ лозим аст.

Чаро дар микро-роботҳо ба иттилооти дуюми мавқеъ ниёз ҳаст?

Дар системаҳои коркунанда дар миқёси микрометр ва субмикрометр дуруст будани фармони ҳаракати механикӣ кафолат намедиҳад, ки микро-асбоб воқеан ба нуқтаи ҳадаф расидааст. Дар таҳқиқот махсусан ин манбаъҳои хато баррасӣ шудаанд:

• фосилаи механикӣ ва гистерезис,
• хатогиҳои гардонандаи винтӣ ва интиқоли механикӣ,
• хатогиҳои зертақсимоти энкодер,
• тағйироти андозагӣ аз тағйирёбии ҳарорат,
• ларзиши муҳити атроф,
• садои камера ва коркарди тасвир,
• тағйироти равшанӣ,
• ҳалнокии пиксел ва таҳрифи тасвир,
• каҷравии механикӣ аз траекторияи интихобшуда дар меҳварҳои X ва Y.

Аз ин сабаб таҳқиқот на танҳо ба саволи «мотор ба кадом координата фармон гирифт?», балки ба саволи «микро-асбоб воқеан ба кадом координата расид?» ҷавоб меҷӯяд.

Ғояи асосии sensor fusion чист?

Тадқиқотчиён мавқеъро бо се манбаи гуногуни иттилоот ба таври салибӣ месанҷанд:

1. координатаҳои X–Y, ки нармафзори идоракунии ҳаракат медиҳад,
2. тасвири микроскоп/камераи оптикии болоӣ,
3. тасвири мустақили BVS ё бозхурди фотометрӣ аз зери намуна.

Ин равиш дар мақола ҳамчун усули “three-source verification” тавсиф мешавад. Ҳадаф ин аст, ки хатои механикиеро, ки як манбаъ дида наметавонад, манбаи дигар ошкор кунад.

Системаи таҷрибавӣ чӣ гуна сохта шудааст?

Микро-робот сохтори манипулятори ортогоналии се меҳвар дорад. Дар меҳварҳои X ва Y мизи мотордори Standa 8MTF-102LS05 ва барои ҳаракатҳои мустақили Z ду гардонандаи 8MT30-50 истифода шудааст. Системаи гардонанда ба step motor-ҳои биполярӣ ва механизми винтии дақиқ бо қадами 0,5 mm асос ёфтааст.

Дар драйверҳои мотор режими микро-қадами 1/16 истифода шудааст. Микро-робот рӯи мизи зиддиларзиш бо системаи идорашавандаи хомӯшкунии ларзиш ҷойгир карда шудааст.

Идоракунии сатҳи поёнии ҳаракат дар Orange Pi бо LinuxCNC 2.8.4 ва идоракунии сатҳи болоӣ дар компютери асосӣ бо LabVIEW 19 анҷом дода шудааст. Қабатҳои идоракунӣ тавассути Ethernet иртибот доранд.

Дар камераҳои болоӣ ва поёнӣ кадом сенсорҳо истифода шудаанд?

Дар сенсори дид аз поён Sony IMX477 CMOS истифода шудааст. Хусусиятҳои асосии дар манбаъ овардашуда:

• 12,3 мегапиксел,
• 4032 × 3040 пиксели фаъол,
• андозаи пиксел 1,55 × 1,55 µm,
• сенсори 1/2,3 дюймӣ,
• тасвиргирӣ то 30 FPS бо ҳалнокии 4K.

Системаи оптикии болоӣ 15×–90× zoom-и оптикӣ дорад ва дар таҷрибаҳо калонкунии 80× истифода шудааст. Тасвир бо камераи XCAM4K8MPA сабт шудааст; камера сенсори Sony IMX334 CMOS дорад. Дар манбаъ ҳалнокии 3840 × 2160 пиксел ва андозаи пиксели 2,0 × 2,0 µm нишон дода шудааст.

Чаро сенсори поёнӣ бе линза истифода шудааст?

Ҳадафи асосии BVS тавлиди тасвири микроскопии баландсифат нест. Сенсор дар зери намуна собит карда шуда, сояи микро-асбоб, тақсимоти рӯшноӣ ё дигар тағйироти оптикиеро, ки метавонанд ҳамчун нишондиҳандаи мавқеъ истифода шаванд, мушоҳида мекунад.

Дар баъзе таҷрибаҳо LED-и кабуд бо дарозии мавҷи қуллаи 460 nm ва нахи оптикии пластикии 0,4 mm истифода шудааст. Нахи оптикӣ дар дорандаи микро-асбоб ҷойгир шуда, дар сенсори поёнӣ нуқтаи рӯшноӣ эҷод кардааст. Бо ҳисоб кардани маркази ин нуқта дар тасвир, ҷойивазкунии воқеии системаи механикӣ пайгирӣ шудааст.

Манбаъ ҳамчунин мефаҳмонад, ки кадрҳои IMX477 бе линза метавонанд на ҳамчун тасвири муфассали фазоӣ дар маънои классикӣ, балки ҳамчун харитаҳои фотометрие истифода шаванд, ки дар бораи равшании умумӣ, таркиби спектралӣ, парокандашавӣ, инъикос ва садои сенсор маълумот медиҳанд. Ин истифода аз усули пайгирии мавқеъ тавассути сояи асбоб як режими алоҳидаи sensor-fusion мебошад.

Калибронӣ чӣ гуна анҷом дода шудааст?

Барои камераи болоӣ шабакаи дақиқи ортогоналии калибронӣ бо фосилаи байни хатҳо 4 µm истифода шудааст. Камера бо 20 тасвири калибронӣ арзёбӣ шудааст.

Нармафзори тадқиқотчиён бар асоси Python 3.12.13:

• маҷмӯи хатҳои параллелӣ ва перпендикулярро ошкор кардааст,
• контрастро бо CLAHE беҳтар кардааст,
• табдили µm/пикселро барои самтҳои X ва Y муайян кардааст,
• анизотропияи пикселро арзёбӣ кардааст,
• таҳрифи тасвирро ҳисоб кардааст,
• барои арзишҳои µm/пиксел фосилаҳои эътимодии %95 истифода кардааст.

Ҳамин шабака барои BVS низ бо мақсади назорат истифода шудааст, аммо азбаски сенсор бе линза аст, дар манбаъ гуфта мешавад, ки он ба маънои камераи оптикии анъанавӣ калибронӣ нашудааст.

Хатои мавқеъ чӣ гуна ҳисоб мешавад?

Аз тасвирҳои ибтидоӣ ва баъди ҳаракат маркази асбоб ё соя муайян шуда, фарқҳои координатаҳои X ва Y чунин арзёбӣ шудаанд:

\[ d_x=X_2-X_1 \]

\[ d_y=Y_2-Y_1 \]

Каҷравии умумии радиалии дуандозаи мавқеъ:

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

ҳисоб шудааст.

Дар таҷрибаҳои такрорӣ каҷравии миёнаи радиалӣ:

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

ва инҳирофи стандартии намуна:

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

барои арзёбии такроршавандагии мавқеъгузорӣ истифода шудааст.

Занҷири коркарди тасвир чӣ гуна кор мекунад?

Дар нақшаи ҷараёни MATLAB дар саҳифаи 16-и манбаъ усул ба чор марҳилаи асосӣ ҷудо мешавад:

1. Гирифтани тасвир: Камераи CMOS тасвири микро-асбоб ё сояро сабт мекунад.
2. Коркарди пешакӣ: табдил ба хокистарӣ, thresholding ва бартараф кардани садо анҷом дода мешавад.
3. Ҷудокунии centroid: объекти бинарӣ муайян шуда, координатаи марказ аз рӯи хусусиятҳои минтақа пайдо мешавад.
4. Таҳлили ҷойивазкунӣ: ΔX, ΔY ва каҷравии радиалӣ ҳисоб шуда, ба таври оморӣ арзёбӣ мешаванд.

Маркази субпикселии нуқтаи рӯшноӣ чӣ гуна муайян шудааст?

Маркази минтақаи равшане, ки рӯшноии LED аз нахи оптикӣ дар сенсор эҷод мекунад, бо истифода аз маркази вазнии шиддатнокии тасвир ҳисоб шудааст:

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

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

Дар ин ҷо \(I(x,y)\) равшании тасвир дар координатаи муайяни пиксел мебошад. Ин усул имкон медиҳад, ки марказ на танҳо ҳамчун пиксели аз ҳама равшан, балки ҳамчун маркази вазнии тақсимоти шиддатнокӣ муайян шавад ва тадқиқотчиён онро барои муайянкунии мавқеи субпикселӣ истифода кардаанд.

Дар усули асосёфта ба Python канали мувофиқи ранг интихоб шуда, барои кам кардани садои импулсии навъи hot pixel филтри медианӣ истифода шудааст ва минтақа мувофиқи Full Width at Half Maximum маҳдуд карда шудааст, ки дар он равшанӣ аз %50-и максималӣ баландтар аст.

Чаро геометрияи траектория муҳим аст?

Тадқиқотчиён на танҳо ҳаракат дар як самт, балки траекторияҳои хаттӣ, L-шакл, диагоналӣ ва мураккабтарро арзёбӣ кардаанд. Дар тасвирҳои саҳифаҳои 12–17-и манбаъ фарқҳои пикселии кадрҳои пеш ва баъди ҳаракат муқоиса мешаванд.

Хусусан дар траекторияҳои монанд ба C ё бисёрсамта гуфта шудааст, ки бо зиёд шудани шумораи такрорҳо номувофиқии пиксел метавонад ҷамъ шавад. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки дақиқии статикии микро-робот дар як меҳвар барои тавсифи такроршавандагии ҳаракати мураккаби ду меҳвар ба танҳоӣ кофӣ нест.

Суръати ҳаракат хатои мавқеъро чӣ гуна тағйир дод?

Дар санҷишҳои васеътари суръат суръатҳои ҳаракат ба 0,1; 1; 2; 3; 4 ва 5 mm/s тағйир дода шуда, барои ҳар суръат таҷриба 20 маротиба такрор шудааст.

Дар меҳвари X дар суръатҳои паст хато бештар дида шудааст. Тадқиқотчиён мегӯянд, ки дар минтақаи 0,1–2 mm/s хатои дақиқии меҳвари X метавонад аз 1 µm' зиёд шавад. Баръакс, дар суръатҳои 4 ва 5 mm/s хатои миёна аз 0,04 µm' паст гузориш шудааст.

Хатогиҳои меҳвари Y дар ҳамин диапазони суръат тақрибан ду маротиба аз меҳвари X камтар буданд. Муаллифон мегӯянд, ки ин асимметрия метавонад ба сохтори механикӣ, рафтори step motor ва калибркунии системаи гардонанда вобаста бошад.

Sensor fusion дар асл чиро ислоҳ мекунад?

Система хатои механикии моторро ҷисман аз байн намебарад. Ба ҷои ин, фарқи воқеии мавқеъро пас аз ҳаракат бо маълумоти мустақили визуалӣ ченшаванда ва ислоҳшаванда мекунад.

Ин фарқ муҳим аст. Sensor fusion дар таҳқиқот метавонад:

• каҷравии механикиро муайян кунад,
• хатои бозмавқеъгузориро чен кунад,
• маълумоти тасвири болоӣ ва поёниро ба таври салибӣ санҷад,
• муносибати асбоб–ҳадафро дар намунаи шаффоф пайгирӣ кунад,
• дар оянда барои ислоҳи мавқеи даври пӯшида маълумот таъмин кунад.

Аммо таҳқиқоти ҳозира системаи комили идоракунии микро-роботи даври пӯшидаеро нишон намедиҳад, ки ҳамаи ин хатоҳоро дар вақти воқеӣ пурра бартараф кунад. Муаллифон ошкоро мегӯянд, ки усул танҳо баъзе каҷравиҳоро қисман назорат карда метавонад ва рушди усулҳои мувофиқтар зарур аст.

Чаро барои микро-манипулятсияи биологӣ муҳим аст?

Яке аз истифодаҳои ҳадафии таҳқиқот кор бо микроэлектрод ё асбобҳои монанд дар объектҳои биологие мебошад, ки дар зарфҳои нимшаффоф ё шаффоф ҷой доранд. Ҳангоме ки микроскопи болоӣ ҳуҷайраи ҳадафро тасвир мекунад, ҳаракати микро-асбоб дар ҳамон майдони физикӣ метавонад масъалаи дастрасии геометрӣ ба вуҷуд орад.

Сенсори поёнӣ метавонад аз зери сатҳи шаффоф, мисли зарфи Petri, соя ё нишонаи оптикии микро-асбобро пайгирӣ карда, истиноди дуюми мавқеъ диҳад. Тадқиқотчиён дар оянда корҳои автоматии ёфтани ҳадаф ва мавқеъгузориро дар хамиртуруш ё дигар организмҳои якҳуҷайра ба нақша гирифтаанд.

Таҳқиқот чиро дастгирӣ мекунад?

• Истифодаи якҷояи тасвири оптикии болоӣ, координатаи нармафзор ва сенсори тасвири поёнӣ метавонад имкон диҳад, ки каҷравии мавқеи микро-робот мустақилона арзёбӣ шавад.
• Тасвирҳои аз сенсорҳои стандартии CMOS гирифташуда метавонанд барои муайян кардани хатогиҳои бозгашт ва траекторияи микро-асбоб истифода шаванд.
• Коркарди тасвир дар асоси centroid ва фарқи пиксел метавонад фарқҳои мавқеъро дар миқёси микрометр ва дар баъзе шароитҳо субмикрометр ошкор кунад.
• Тасвиргирӣ аз поён дар намунаҳои нимшаффоф метавонад ба микроскопи оптикии болоӣ иттилооти иловагии мавқеъ диҳад.
• Дар системаи таҷрибавии таҳқиқот суръат, шакли траектория ва самти меҳвар дақиқии мавқеъро тағйир доданд.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки дар ҳар системаи микро-робот 0,25 µm RMSE ба даст меояд.
• Нишон намедиҳад, ки дар тамоми диапазони 0,1–5 mm/s хатои мавқеъ аз 0,5 µm' паст аст.
• Ҷойгиркунии автоматии микроэлектрод дар ҳуҷайраи воқеии зинда дар ин таҳқиқот анҷом нашудааст.
• Нишон дода нашудааст, ки BVS дар ҳамаи намунаҳои биологии нимшаффоф як контрасти оптикиро таъмин мекунад.
• Ҳангоми хеле паст шудани равшанӣ усул ҳамон дақиқиро нигоҳ намедорад.
• Азбаски коркарди тасвир чанд сония мегирад, дар манбаъ иҷрои ислоҳи даври пӯшидаи басомади баланди вақти воқеӣ нишон дода нашудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Таҷҳизоти асосӣ

Намунаҳои калибронӣ

Дар манбаъ плёнкаи шаффофи калибронӣ дар асоси PET, шкалаи дақиқи ченкунӣ дар рӯи шиша ва микро-шабакаи 4 µm истифода шудааст. Тезии тасвир, такроршавандагии координата ва табдили пиксел–микрометр тавассути ин сохторҳои истинодӣ санҷида шудаанд.

Ғайр аз ин, сӯзани шишагӣ бо диаметри нӯги тақрибан 100 µm барои ифодаи микро-асбоб истифода шудааст. Дар баъзе таҷрибаҳо ба ҷои сӯзан нахи оптикӣ гузошта шуда, дар сенсори поёнӣ нуқтаи рӯшноие эҷод шудааст, ки мавқеаш осон ҳисоб мешавад.

Муқоисаи тасвирҳои пеш ва баъди ҳаракат

Дар ҳар даври ҳаракат система дар мавқеи ибтидоӣ тасвир шудааст ва баъди анҷоми траекторияи муайяншуда ва бозгашти микро-асбоб ба нуқтаи оғоз тасвири дуюм гирифта шудааст.

Ҳудудҳои пикселии номувофиқ байни ду тасвир ҳамчун нишондиҳандаи визуалии хатои бозгашти механикӣ арзёбӣ шудаанд. Дар Шакл 6, 9, 10 ва 11-и манбаъ ин равиш ҳамчун тасвири ибтидоӣ, тасвири баъди ҳаракат ва харитаи фарқи пиксел нишон дода шудааст.

Санҷишҳои ибтидоии траектория

Дар таҷрибаҳои ҳаракати хаттӣ суръатҳои 50, 25 ва 12,5 mm/min ва ҳаракати диагоналии ду меҳвар арзёбӣ шудаанд. Натиҷаҳо нишон доданд, ки хатогиҳои X ва Y вобаста ба суръати ҳаракат ва траектория яксон намемонанд.

Траекторияи L-шакл низ дар ҳамон се суръат санҷида шуда, каҷравиҳои гуногун ба даст омадаанд. Баъдан тадқиқотчиён махсусан траекторияҳои хаттӣ ва спиралӣ/бисёрсамтаи мураккабтарро барои арзёбии такроршавандагии мавқеъ афзал донистанд.

Таҷрибаи ҳаракати такрорӣ

Дар таҷрибаҳои такрорӣ дар як траекторияи X–Y бо масофаи 50 mm ва суръати 50 mm/min хатогиҳои ҳам меҳвари X ва ҳам Y бо sensor fusion ҳисоб карда шудаанд.

Дар манбаъ гуфта мешавад, ки баъди такрорҳои аввал хато тағйирёбанда буд, тақрибан баъди такрори 14-ум система ба ҳолати кори устувортар гузашт ва каҷравии мавқеъ кам шуд. Ин мушоҳида метавонад мавҷудияти таъсири ҷойгиршавии гармӣ ё механикиро нишон диҳад, аммо таҳқиқот ин механизмро бо таҷрибаи алоҳида ҷудо накардааст.

Сохтори таҷрибаи суръат

Натиҷаҳои меҳвари Y дар ҳамаи суръатҳои санҷидашуда нисбат ба меҳвари X хатои камтар нишон доданд. Матни мақола дақиқии меҳвари Y-ро тақрибан ду маротиба беҳтар тавсиф мекунад.

Иҷрои умумии усул

Эзоҳи муҳими тафсир: Сатри охирин набояд чунин хонда шавад, ки ҳар нуқтаи суръат алоҳида аз 0,5 µm паст аст. Дар қисми муфассали натиҷаҳо дар санҷишҳои меҳвари X дар суръатҳои паст хатогиҳои баландтар гузориш шудаанд.

Ҳадди равшанӣ

Алгоритми ҳисобкунии centroid ба контрасти кофии тасвир ниёз дорад. Манбаъ ошкоро мегӯяд, ки ҳангоми хеле кам шудани равшанӣ муайянкунии мавқеи субпикселӣ вайрон шуда, дақиқии мавқеъгузорӣ бад мешавад.

Аз ин рӯ, дақиқии ба дастомада на танҳо ба системаи механикӣ, балки ҳамчунин ба:

• шиддати LED,
• таносуби сигнал-ба-садои сенсор,
• гузаронандагии намуна,
• контрасти соя ё нуқтаи рӯшноӣ,
• ROI ва арзишҳои threshold-и интихобшуда

вобаста аст.

Вақти ҳисоб

Манбаъ мегӯяд, ки скриптҳои MATLAB ва Python тасвирҳоро дар чанд сония коркард карда, координатаҳои centroid-ро тавлид мекунанд. Ин вақт барои ченкунӣ ва тасдиқи таҷрибавии мавқеъ муфид аст, аммо бо бозхурди сермаҷрои servo-и вақти воқеӣ як чиз нест.

Маҳдудиятҳои асосии усул

• Дар траекторияҳои мураккаб ва бисёрсамта каҷравӣ метавонад ҷамъ шавад.
• Равшании пасти тасвир дақиқии centroid-ро кам мекунад.
• Шумораи пикселҳои BVS ва истифодаи бе оптика барои ёфтани автоматии як ҳуҷайра маҳдудият эҷод мекунад.
• Фарқияти андозаи пикселҳои камераҳои болоӣ ва поёнӣ sensor fusion-ро душвор мекунад.
• Ҳамаи таҷрибаҳо дар ҳуҷайраи зинда гузаронида нашудаанд.
• Азбаски коркарди тасвир чанд сония мегирад, бастани servo-и мустақими баландсуръат таҷрибавӣ нишон дода нашудааст.
• Беҳтарин дақиқии мавқеъгузорӣ ба суръати ҳаракат ва меҳвар вобаста аст.

Эзоҳи Манбаъ ва Усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Implementing Sensor Signal Fusion for Accurate Positioning of Micro-Robotic Systems

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

Тартиби муаллифон: Тартиби манбаъ бетағйир нигоҳ дошта шудааст.

Саҳми баробар/муаллифи якуми баробар: Дар манбаъ нишон дода нашудааст.

Муаллифи масъул: Vytautas Bučinskas.

Муассисаҳо:

• 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.

Маҷалла: Machines.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: 14(5), 544.

DOI: 10.3390/machines14050544.

Санаи қабул: 3 апрели 2026.

Санаи бозбинӣ: 8 майи 2026.

Санаи қабул: 11 майи 2026.

Санаи нашр: 13 майи 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҷрибавии таҳқиқотии аз баррасии ҳамсолон гузашта.

Ҳолати баррасӣ: Мақолаи маҷаллаи аз баррасии ҳамсолон гузашта мебошад.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Пайванди расмӣ: Ба сабти расмии нашр тавассути DOI 10.3390/machines14050544 дастрасӣ пайдо кардан мумкин аст.

Маблағгузорӣ: Гузориш шудааст, ки таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул равона шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия V.M. ва V.B.; методология A.D.; нармафзор S.P. ва U.M.; тасдиқ G.G., A.D. ва S.P.; таҳлили формалӣ J.-J.P.; таҳқиқот V.M. ва U.M.; захираҳо V.B.; идоракунии маълумот G.G.; тарҳи аввал V.M.; бозбинӣ ва таҳрир V.B., A.D., J.-J.P. ва S.P.; визуализатсия J.-J.P.; роҳбарӣ V.B.; идоракунии лоиҳа A.D. гузориш шудааст.

Доираи илмӣ: Таҳқиқот ба муайянкунии таҷрибавии каҷравии мавқеъ дар системаи микро-роботикии се дараҷаи озодӣ тавассути муттаҳид кардани камераи оптикии болоӣ, координатаҳои мотор/нармафзор ва маълумоти сенсори тасвири CMOS-и поёнӣ равона шудааст. Дар таҳқиқот таҷҳизоти воқеӣ, ҳадафҳои калибронӣ ва санҷишҳои физикии ҳаракат истифода шудаанд.

Тафсири муҳими натиҷа: Дар хулосаи мақола ибораи «дақиқии мавқеъгузорӣ аз 0,5 µm' паст дар суръатҳои то 5 mm/s» мавҷуд аст. Аммо дар натиҷаҳои муфассал дар санҷишҳои меҳвари X дар суръатҳои паст арзишҳои хато аз 1 µm' зиёд низ гузориш шудаанд. Аз ин рӯ, ифодаи умумӣ ҳамчун таъмини як дақиқии мутлақ дар ҳамаи суръатҳои санҷишӣ тафсир нашудааст. Дар арзёбии умумии усул ҳамчунин RMSE = 0,25 µm ва тақрибан %62 беҳбудии дақиқӣ аз 1,3 µm' ба 0,5 µm гузориш шудааст.

Эзоҳи терминологияи BVS: Дар манбаъ BVS ҳам ҳамчун сенсори CMOS барои пайгирии мавқеи асбоб/соя аз поён ва ҳам, ҳангоми истифодаи бе линза, ҳамчун сенсори фотометрӣ баррасӣ мешавад, ки ба ҷои тасвири муфассали фазоӣ маълумоти умумии равшанӣ, парокандашавӣ ва спектриро медиҳад. Дар муҳтавои Verianla ин ду тарзи истифода ҷудогона шарҳ дода шудаанд.

Маҳдудияти асосӣ: Ҳадафи ниҳоии таҳқиқот ёфтани автоматии ҳуҷайраи зинда ё микро-объектҳои монанд ва ҷойгир кардани дақиқи микро-асбоб рӯи ҳадаф мебошад; аммо тамоми ин ҷараёни корӣ ҳанӯз ҳамчун кори автоматии даври пӯшида бо ҳуҷайраҳои зинда тасдиқ нашудааст. Муаллифон корҳои минбаъдаро бо хамиртуруш ё дигар организмҳои якҳуҷайра ҳамчун мавзӯи таҳқиқоти оянда нишон додаанд.

Усул, хусусиятҳои дастгоҳ, муодилаҳо, санҷишҳои суръат, марҳилаҳои коркарди тасвир, арзишҳои иҷро ва маҳдудиятҳои ин муҳтавои Verianla ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаи беруна танҳо барои тасдиқи шахсияти библиографии нашр ва ҳолати баррасии маҷалла истифода шудааст; натиҷаи нави таҷрибавие, ки дар манбаъ нест, илова нашудааст.