膠囊式微型機器人的驅(qū)動與游動特性的研究.pdf

1、微型機器人具有體積小、響應(yīng)快、能耗低等特點，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中，外磁場驅(qū)動的微型管內(nèi)游動機器人實現(xiàn)了對微機器人的無纜驅(qū)動，在醫(yī)療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，具有微創(chuàng)傷、無痛苦、治療費用低等特點。 本文提出了一種靠徑向磁化的圓筒形釹鐵硼(NdFeB)永磁體作外驅(qū)動器，由變頻調(diào)速的電機帶動其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生外旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動表面具有螺旋結(jié)構(gòu)，體內(nèi)嵌有與外驅(qū)動器同磁極結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁體內(nèi)驅(qū)動器的膠囊式微型機器人游動的無纜驅(qū)動方法。 在闡述了

2、微機器人的驅(qū)動原理和游動機理的基礎(chǔ)上，首先建立了外磁場作用在微機器人上的磁驅(qū)動力矩與軸向磁拉力的數(shù)學(xué)模型，以此為基礎(chǔ)對外磁場的驅(qū)動特性進行了仿真計算和研究分析，并對內(nèi)、外驅(qū)動器的磁極數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。 然后，建立了微機器人在粘性液體中游動的軸向推進力、液體阻力矩和游動速度的數(shù)學(xué)模型，并建立了MATLAB環(huán)境下的微機器人游動的動態(tài)仿真模型。在此基礎(chǔ)上，對微機器人的穩(wěn)態(tài)游動特性和瞬態(tài)游動特性進行了仿真計算和研究分析，并對微機器人的螺