多楔形效應(yīng)膠囊機(jī)器人高次冪函數(shù)廓形優(yōu)化.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)、測試和傳感技術(shù)的快速發(fā)展加速了醫(yī)療機(jī)器人的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。微型膠囊機(jī)器人可以進(jìn)入人體胃腸道，對其進(jìn)行檢測、施藥和微創(chuàng)手術(shù)，大大提高胃腸道診療的準(zhǔn)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(lǐng)域具有重要地位。
　　膠囊機(jī)器人的廓形與多楔形效應(yīng)效果密切相關(guān)，圓形花瓣膠囊機(jī)器人廓形形狀單一，廓形選擇范圍有限，為擴(kuò)大廓形的選擇范圍，進(jìn)一步提高膠囊機(jī)器人在粘性液體環(huán)境中的游動(dòng)速度，本文在圓形花瓣廓形膠囊機(jī)器

2、人的基礎(chǔ)上提出高次冪函數(shù)廓形花瓣膠囊機(jī)器人。
　　本文對膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)原理進(jìn)行分析，并對膠囊機(jī)器人的游動(dòng)原理進(jìn)行闡述。
　　然后，對高次冪函數(shù)廓形膠囊機(jī)器人的動(dòng)壓特性進(jìn)行分析，建立庫埃特流體流動(dòng)模型，求解流體速度、壓力和剪切力，并在此基礎(chǔ)上建立機(jī)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(jī)器人的穩(wěn)態(tài)速度為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法對高次冪函數(shù)花瓣機(jī)器人廓形進(jìn)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(jī)器人游動(dòng)速度最大。
　　由于花瓣機(jī)器人在流體管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)存在多楔形效應(yīng)，將高次冪函數(shù)花瓣膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)性能和圓形花瓣膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行對比。為排除外部結(jié)構(gòu)因素的影響，膠囊機(jī)器人取相同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，將高冪函數(shù)花瓣膠囊機(jī)器人和圓形花瓣型膠囊機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)性能對比分析。仿真結(jié)果表明，多楔形效應(yīng)的二次和三次冪函數(shù)廓形膠囊機(jī)器人能夠增加機(jī)器人的游動(dòng)速度和表面流體壓力，二次和三次冪函數(shù)廓形膠