介入診療游動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著生物工程、微電子機(jī)械技術(shù)（MEMS）的發(fā)展和微系統(tǒng)加工技術(shù)的成熟，用于介入診療手術(shù)的介入機(jī)器人，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。游動(dòng)微型機(jī)器人由于非接觸、無(wú)摩擦，能源利用率高的優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)外介入機(jī)器人研究的重要選擇之一。本文對(duì)在液體中運(yùn)動(dòng)微機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和主要研究問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，設(shè)計(jì)出一種新型游動(dòng)微型機(jī)器人。該機(jī)器人以四根剛性螺旋柱為推進(jìn)器，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，調(diào)整螺旋柱的旋向，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軸向和周向推進(jìn)力的協(xié)同與組合，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器

2、人的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。
　　 論文首先對(duì)游動(dòng)微型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了游動(dòng)微型機(jī)器人的外形以及主體結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)器人在流體中的靜態(tài)平衡及密封等問(wèn)題進(jìn)行了綜合考慮。
　　 在機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，建立了游動(dòng)微型機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型和血流動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)游動(dòng)微型機(jī)器人在管道中的受力進(jìn)行了分析，利用CFD中的Fluent軟件對(duì)動(dòng)脈流場(chǎng)中游動(dòng)微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真分析。
　　 為了實(shí)現(xiàn)游動(dòng)微型機(jī)

3、器人的有效運(yùn)動(dòng)控制，設(shè)計(jì)了機(jī)器人的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)從控制系統(tǒng)的軟硬件以及體系結(jié)構(gòu)入手。硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)出滿足游動(dòng)微機(jī)器人控制需要的數(shù)字控制器硬件，包括處理器的選擇和必要的外圍接口設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)以及下位機(jī)DSP控制軟件設(shè)計(jì)。
　　 最后，對(duì)游動(dòng)微型機(jī)器人的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。制作了游動(dòng)微型機(jī)器人的原理樣機(jī)，驗(yàn)證了機(jī)器人的運(yùn)行機(jī)理，同時(shí)研究了驅(qū)動(dòng)參數(shù)和外部的環(huán)境對(duì)游動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果