فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در سال‌های اخیر میکروپلاستیک‌های موجود در مواد غذایی و آشامیدنی به یک معضل جهانی تبدیل شده‌اند. میکروربات‌های مغناطیسی به‌عنوان یک رویکرد نوین در حل این مشکل، پتانسیل خوبی برای جداسازی و از بین بردن میکروپلاستیک‌ها نشان داده‌اند. بااین‌حال، هدایت و ناوبری خودکار، هوشمند و دقیق میکروربات‌ها برای اجرای چنین وظایفی، همچنان یک چالش اصلی محسوب می‌شود. روش‌های مرسوم برای دستیابی به چنین سطحی از کنترل، اغلب به مدل‌سازی‌های پیچیده‌ای از دینامیک میکروربات، محیط و سیستم تحریک نیاز دارند. به‌عنوان یک رویکرد جایگزین، در این پژوهش یک سیستم ‌کنترل مبتنی بر الگوریتم‌ یادگیری تقویتی عمیق بدون مدل برای کنترل میکروربات مغناطیسی روی سطح سیال ارائه شد. هدف سیستم، آموزش میکروربات برای هدایت آن از یک نقطه در محیط واقعی به سمت موقعیت هدف بود تا فرآیند ناوبری به سوی موقعیت میکروپلاستیک شناور روی سطح سیال شبیه‌سازی شود. برای کنترل موقعیت میکروربات، یک سیستم تحریک مغناطیسی شامل دو آهنربای ثابت و یک سیم‌پیچ هلمهولتز تک‌محوره ساخته شد. نتایج آموزش میکروربات نشان داد که میکروربات توانست با دقت و سرعت بالایی به موقعیت هدف برسد. نتایج ارزیابی مدل آموزش‌یافته نیز حاکی از موفقیت میکروربات در رسیدن به نقطه هدف با میانگین پاداش 02/39 از 40، و انحراف معیار 71/0 در تمام اپیزودها بود. این نتایج نشان می‌دهد که سیستم کنترل مبتنی بر الگوریتم یادگیری بدون داشتن هیچ‌گونه دانش قبلی از دینامیک محیط یا سیستم تحریک، یک سیاست بهینه را با استفاده از تعامل با محیط برای هدایت میکروربات کشف کرد.