A Numerical simulation and an experimental study on the steady-state levitation characteristics of a magnetic ball driven by external electromagnets in a fluid tube - Cui, Zhanxiang (Strojniški vestnik, 2025)
Raziskave na področju uporabe mikrorobotov v medicini uvajajo inovativne metode za zdravljenje različnih bolezni. Cilj te študije je razširiti uporabo nadzorovanih mikromehanskih diagnostičnih in terapevtskih pristopov znotraj človeških krvnih žil z zasnovo sistema magnetne levitacije krogle v cevki okroglega prereza, napolnjeni s tekočino. Sistem omogoča stabilno lebdenje magnetne krogle vzdolž določene poti pod vplivom zunanjega magnetnega polja. S pomočjo programske opreme so bile po metodi končnih elementov izvedene simulacije elektromagnetnega polja, tokovnega polja in mehanskega stanja sistema. Študija podaja analizo vpliva položaja krogle, usmerjenosti magnetnih polov, električnega toka in hitrosti toka tekočine na sile, ki delujejo na magnetno kroglo. Hkratna simulacija toka in magnetnega polja je bila izvedena na platformi ANSYS Workbench, pri čemer je bila uporabljena metoda večobjektne optimizacije za določitev parametrov, ki omogočajo stabilno levitacijo. Eksperimentalna potrditev je pokazala stabilno lebdenje magnetne krogle v tekočinski cevki pod vplivom zunanjega magnetnega polja. Eksperimentalni rezultati so potrdilo povezave med električnim tokom, hitrostjo toka tekočine in stabilnim položajem krogle, kar potrjuje natančnost simulacijske metode in izvedljivost nadzora položaja objektov v cevkah s tekočino.
Keywords: biomedical micromachines; biomedicinske naprave; blood vessel; krvna žila; magnetic levitation; magnetna levitacija; multi-objective optimization; stabilna levitacija; steady-state levitation; večobjektna optimizacija