Diz 81 cz
Distribuovaná optimalizace pro manipulaci s více objekty pomocí tvarování prostorových silových polí
Autor: Martin Gurtner
Tato práce se zabývá třemi tématy souvisejícími se zpětnovazební manipulací prostřednictvím tvarování silových polí: měřením polohy, modelováním silového pole a inverzí modelu síly prostřednictvím distribuovaného optimalizace. První dvě témata jsou věnována specificky dielektroforetickému silovému poli. Poslední téma je věnováno obecnějším silovým polím. V této práci je představen a otestován nový senzor pro měření 3D poloh mikro objektů. Senzor měří polohy v reálném čase a s dostatečnou přesností pro zpětnovazební řízení. Dále je navržen a experimenty ověřen zjednodušený model dielektroforetické síly. Na rozdíl od jiných dostupných modelů je navržený model reprezentován výrazem, který lze vyhodnotit v reálném čase, což činí tento model vhodným pro zpětnovazební řízení. Tato práce také navrhuje distribuovaný optimalizační algoritmus založený na ADMM pro řešení problému nalezení elektrických potenciálů takových, že jsou vyvinuty požadované dielektroforetické síly v určitých bodech manipulačního prostoru. To se nazývá inverze modelu, protože dielektroforetický model vytváří síly na základě potenciálů, ne naopak. Stejný distribuovaný algoritmus lze aplikovat i při manipulaci jinými fyzikálními silovými poli. V práci je tento algoritmus testován na manipulaci pomocí dielektroforézy, magnetoforézy a akustoforézy. Nakonec je představena nová kompaktní platforma pro manipulaci pomocí dielektroforézy. Platforma kombinuje navržený senzor polohy, model dielektroforézy a inverzi modelu založenou na optimalizaci. Kromě toho platforma poskytuje také možnost pozorování manipulovaných objektů založenou na bez-objektivové digitální holografii.