無線微管道機器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、微型胃腸道疾病診療機器人是理想的胃腸道無創(chuàng)檢查和治療方案，本研究提出了一種新型遙操作無線微管道機器人系統(tǒng)，可用于人體胃腸道的疾病檢測和診斷以及微型管道的探傷。系統(tǒng)通過外磁場驅(qū)動原理，實現(xiàn)對微管道機器人運動狀態(tài)和運動位置的無線實時控制。在系統(tǒng)中，我們分別對外磁場模型、無線微管道機器人和便攜式控制面板進行了分析、設(shè)計和實驗調(diào)試。
　　首先，我們結(jié)合微型機器人的運動原理，設(shè)計了拱形磁場模型、旋轉(zhuǎn)磁場模型和三軸亥姆霍茲線圈模型，完成了磁場

2、模型驅(qū)動和控制原理的分析，建立了磁場模型并對其特性進行了標定評估。
　　其次，根據(jù)外磁場驅(qū)動原理，我們提出和設(shè)計了尾擺動式機器人、對稱螺旋式機器人和混合式驅(qū)動機器人，并對機器人模型進行了運動機理分析、結(jié)構(gòu)建模分析、仿真和實驗、控制算法的設(shè)計以及性能的測試評估。為了改善機器人在豎直方向上的運動特性，我們提出了重力補償機制，實現(xiàn)了機器人動態(tài)性能的對稱性。
　　通過一系列的實驗，我們評估了機器人的動態(tài)性能。實驗結(jié)果表明，尾擺動式機

3、器人能夠在拱形外磁場實驗平臺中實現(xiàn)單向的運動，含重力補償機制的對稱螺旋式機器人和混合式驅(qū)動機器人具有近似對稱的動態(tài)性能，可以在旋轉(zhuǎn)外磁場實驗平臺中實現(xiàn)水平方向、豎直方向和45度斜面的往復運動，也可以在我們需要的任意位置實現(xiàn)停動，能夠滿足實際應(yīng)用對基本運動的要求。
　　最后，我們結(jié)合外磁場模型、機器人模型和實驗操作的需求，設(shè)計了功率型便攜式控制面板和遙操作便攜式控制面板。為了提高旋轉(zhuǎn)磁場的品質(zhì)，我們提出了八拍旋轉(zhuǎn)磁場控制算法，并通過