膠囊機器人的IPMC驅(qū)動設(shè)計.pdf

1、IPMC(Ionic Polymer-metal Composites)是一種新型電致形變高分子材料，它以聚合物薄膜為基體，通過化學鍍的方法將貴金屬顆粒滲透并沉積在膜的表面而形成的一種復合材料。IPMC具有體積小、質(zhì)量輕、有柔性、驅(qū)動電壓低、彎曲位移較大的優(yōu)點，在其兩側(cè)電極上施加低電壓可產(chǎn)生較大的彎曲變形，可以在潮濕環(huán)境或充水環(huán)境下正常工作，具有良好的生物相容性。本文利用IPMC的上述特點，針對臨床上商用膠囊內(nèi)窺鏡只能在腸道的蠕動下被動

2、運動的缺陷，設(shè)計了一種IPMC驅(qū)動的膠囊機器人，以期實現(xiàn)膠囊內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)運動的主動式控制。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　1.制備IPMC驅(qū)動器。按照標準工藝通過化學鍍的方法制備驅(qū)動膠囊機器人所需的IPMC，厚度為0.3mm。
　　2.便攜式IPMC測試裝置的設(shè)計和加工。為方便IPMC的性能測試和應(yīng)用，設(shè)計的測試裝置將電源模塊和控制模塊集成到夾具體中，整體尺寸僅為65mm*45mm*47mm。裝置可以輸出正弦波和方波信

3、號，信號的幅值、頻率可分三檔調(diào)節(jié)，其中幅值精度為0.1V，頻率精度為0.1Hz。裝置輸出電流可達200mA以上，具備大電流帶負載能力。測試結(jié)果表明裝置輸出信號準確，使用方便，性能可靠。
　　3.膠囊機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先對膠囊機器人功能進行規(guī)劃，主要設(shè)計實現(xiàn)膠囊機器人在人體內(nèi)的主動鉗位和主動驅(qū)動功能。其次根據(jù)機器人的功能規(guī)劃，對膠囊機器人整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計并采用3D打印完成了結(jié)構(gòu)加工；膠囊機器人直徑為14mm，主要包括前蓋，中部主體結(jié)