論文の概要: Vision-Guided Closed-Loop Autonomous Navigation of Light-Driven Janus Microbots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.21222v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 04:09:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-16 19:13:16.175794
• Title: Vision-Guided Closed-Loop Autonomous Navigation of Light-Driven Janus Microbots
• Title（参考訳）: 光駆動型ジャナス・マイクロボットの視覚誘導閉ループ自律ナビゲーション
• Abstract要約: 我々は,光駆動型立方体形状ヘマタイト/TiO2 Janusマイクロボットのための視覚誘導クローズドループナビゲーションフレームワークを開発した。 カスタムトレーニングされたYOLOv11オブジェクト検出モデルを用いたリアルタイムな視覚的位置決めを、離散化ウェイポイントベース磁気ステアリングと統合する。 動的に変化する環境では、A*パスプランニングは、複数の独立に5mの球状ジャヌスマイクロモータを遊泳することなく、リアルタイムの経路計画を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06524460254566902
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Artificial microbots capable of precise and autonomous navigation could provide versatile platforms for microscale transport, manipulation, and task execution in complex environments. However, reliable navigation becomes increasingly challenging at the micrometre scale, particularly when the surrounding environment changes dynamically. Here, we develop a vision-guided closed-loop navigation framework for light-driven cube-shaped hematite/TiO2 Janus microbots with a characteristic size of approximately 3 μm. Real-time visual localization using a custom-trained YOLOv11 object-detection model is integrated with discretized waypoint-based magnetic steering to enable precise navigation along complex prescribed trajectories, with more than 90% of the measured trajectory deviations remaining below 6 μm across the tested path geometries. The framework further enables arbitrary user-defined free-hand trajectories and autonomous navigation through a physically confined maze. In dynamically changing environments, A* path planning enables real-time path replanning while avoiding multiple independently swimming 5 μm spherical Janus micromotors. Finally, the microbot selectively captures multiple cargo particles and autonomously transports and delivers them to a predefined location while simultaneously avoiding dynamic obstacles. These results establish an integrated platform combining programmable trajectory control, autonomous path planning, real-time environmental adaptation, and task execution within a single light-driven Janus microbot system.
• Abstract（参考訳）: 精密かつ自律的なナビゲーションが可能な人工的なマイクロボットは、複雑な環境でのマイクロスケールの輸送、操作、タスク実行のための汎用的なプラットフォームを提供することができる。 しかし、特に周囲の環境が動的に変化すると、信頼性の高いナビゲーションはマイクロメートルスケールでますます困難になる。 そこで我々は,光駆動型立方体形状のヘマタイト/TiO2Janusマイクロボットのための視覚誘導型クローズドループナビゲーションフレームワークを開発した。 カスタムトレーニングされた YOLOv11 オブジェクト検出モデルを用いたリアルタイムな視覚的位置決めを、離散化されたウェイポイントベースの磁気ステアリングと統合し、複雑な所定の軌道に沿った正確なナビゲーションを可能にする。 このフレームワークは、物理的に制限された迷路を通して、任意のユーザ定義の自由な軌跡と自律的なナビゲーションを可能にする。 動的に変化する環境では、A*パスプランニングは5μmの球状Janusマイクロモータを複数独立に泳ぐことを避けながら、リアルタイムパスリプランニングを可能にする。 最後に、マイクロボットは複数の貨物粒子を選択的に捕獲し、自律的に輸送し、動的障害物を同時に回避しながら予め定義された場所に輸送する。 これらの結果は、プログラム可能な軌道制御、自律経路計画、リアルタイム環境適応、タスク実行を単一の光駆動型Janusマイクロボットシステムで組み合わせた統合プラットフォームを構築した。

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