A Trajectory Planning Model for the Manipulation of Particles in Microfluidics

Autor: MEACCI, L., ROCHA, F.F., SILVA, A.A., PRAMIU, P.V., BUSCAGLIA, G.C.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: TEMA (São Carlos) v.19 n.3 2018
TEMA (Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional. Online)
Sociedade Brasileira de Matemática Aplicada e Computacional
instacron:SBMAC
TEMA, Vol 19, Iss 3, Pp 509-523 (2018)
TEMA (São Carlos), Volume: 19, Issue: 3, Pages: 509-523, Published: DEC 2018
Popis: Many important microfluidic applications require the control and transport of particles immersed in a fluid. We propose a model for automatically planning good trajectories from an arbitrary point to a target in the presence of obstacles. It can be used for the manipulation of particles using actuators of mechanical or electrical type. We present the mathematical formulation of the model and a numerical method based on the optimization of travel time through the Bellman’s principle. The implementation is focused on square grids such as those built from pixelated images. Numerical simulations show that the trajectory tree produced by the algorithm successfully avoids obstacles and stagnant regions of the fluid domain. RESUMO Importantes aplicações em microfluídica requerem o controle e transporte de partículas imersas em um fluido. Propomos um modelo para o planejamento automático de boas trajetórias de um ponto arbitrário até um alvo, na presença de obstáculos. Esse modelo pode ser utilizado para a manipulação de partículas fazendo uso de atuadores do tipo mecânico ou elétrico. Apresentamos a formulação matemática do modelo e um método numérico baseado na otimização do tempo de chegada através do princípio de Bellman. A implementação considera malhas quadradas, as quais são construídas a partir de imagens pixeladas. Simulações numéricas mostram que a árvore de trajetórias obtida do algoritmo evita obstáculos e regiões estagnadas do domínio fluídico com sucesso.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: