多楔形效應膠囊機器人高次冪函數(shù)廓形優(yōu)化.pdf

1、微機電系統(tǒng)、測試和傳感技術的快速發(fā)展加速了醫(yī)療機器人的進一步發(fā)展和應用。微型膠囊機器人可以進入人體胃腸道，對其進行檢測、施藥和微創(chuàng)手術，大大提高胃腸道診療的準確性、安全性和作業(yè)效率，減輕病患痛苦，縮短治療周期，在胃腸道治療領域具有重要地位。
　　膠囊機器人的廓形與多楔形效應效果密切相關，圓形花瓣膠囊機器人廓形形狀單一，廓形選擇范圍有限，為擴大廓形的選擇范圍，進一步提高膠囊機器人在粘性液體環(huán)境中的游動速度，本文在圓形花瓣廓形膠囊機器

2、人的基礎上提出高次冪函數(shù)廓形花瓣膠囊機器人。
　　本文對膠囊機器人的驅動原理進行分析，并對膠囊機器人的游動原理進行闡述。
　　然后，對高次冪函數(shù)廓形膠囊機器人的動壓特性進行分析，建立庫埃特流體流動模型，求解流體速度、壓力和剪切力，并在此基礎上建立機器人軸向及周向受力平衡方程。
　　本文以高次冪函數(shù)花瓣膠囊機器人的穩(wěn)態(tài)速度為目標函數(shù)，采用遺傳算法對高次冪函數(shù)花瓣機器人廓形進行了優(yōu)化，并分別求得二次、三次、四次冪函數(shù)的最佳

3、廓形曲線，通過比較得出三次冪函數(shù)最佳廓形曲線機器人游動速度最大。
　　由于花瓣機器人在流體管道中運動時存在多楔形效應，將高次冪函數(shù)花瓣膠囊機器人的驅動性能和圓形花瓣膠囊機器人的驅動性能進行對比。為排除外部結構因素的影響，膠囊機器人取相同的結構參數(shù)，將高冪函數(shù)花瓣膠囊機器人和圓形花瓣型膠囊機器人進行驅動性能對比分析。仿真結果表明，多楔形效應的二次和三次冪函數(shù)廓形膠囊機器人能夠增加機器人的游動速度和表面流體壓力，二次和三次冪函數(shù)廓形膠