膠囊機器人花瓣廓形的流體特性研究.pdf

1、自主型膠囊機器人能夠安全、有效地對胃腸道疾病進行無創(chuàng)診療，成為醫(yī)療微型機器人發(fā)展的重要里程碑。體外磁驅動無線膠囊機器人，實現非接觸驅動和主動控制，可以進行方向和姿態(tài)的調整，成為具有重要應用前景的研究項目。
　　膠囊機器人具有獨特的花瓣廓形，通過對瓦片表面流體特性的深入分析，得到廓形結構對驅動性能的影響。實際情況下，膠囊機器人瞬時空間位置不穩(wěn)定，因此本文對膠囊機器人的偏心運動特性進行拓展研究。
　　首先，提出一種剛性花瓣狀膠囊

2、機器人，花瓣凸起廓形與管內壁形成多個收斂的楔形空間，流體運動路徑改變而產生多楔形效應。簡要介紹胃腸道組織的粘彈性和生物力學特性，為膠囊機器人的主要技術指標提供依據。提出三軸正交亥姆霍茲線圈加載同頻諧波電流疊加產生空間萬向旋轉磁場的技術方案，驅動膠囊機器人沿任意方向運動。
　　然后，對花瓣狀膠囊機器人的多楔形效應進行理論分析，以膠囊機器人單個花瓣瓦片伸展面為研究對象，分析表面流體速度以及間隙特征，建立了通用壓力模型。利用數值積分法求

3、解機器人穩(wěn)態(tài)游動速度，同時建立了機器人徑向平衡力矩方程，使用matlab分析軟件編程求解膠囊機器人各結構參數對液體摩擦阻力距的影響。進行花瓣狀機器人與等效圓柱機器人驅動性能的對比分析，以花瓣狀機器人的平均液體動壓力和穩(wěn)態(tài)游動速度分別為單目標函數對廓形進行優(yōu)化設計，合理選擇花瓣廓形，充分發(fā)揮多楔形效應的作用，提高機器人非接觸的驅動性能。
　　根據理想情況下膠囊機器人花瓣廓形的流體動壓特性，建立了膠囊機器人偏心運動情況下的油膜厚度數學