膠囊式微型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與游動(dòng)特性的研究.pdf

1、微型機(jī)器人具有體積小、響應(yīng)快、能耗低等特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。其中，外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的微型管內(nèi)游動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)微機(jī)器人的無纜驅(qū)動(dòng)，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(fèi)用低等特點(diǎn)。 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(dòng)器，由變頻調(diào)速的電機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生外旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)表面具有螺旋結(jié)構(gòu)，體內(nèi)嵌有與外驅(qū)動(dòng)器同磁極結(jié)構(gòu)的釹鐵硼永磁體內(nèi)驅(qū)動(dòng)器的膠囊式微型機(jī)器人游動(dòng)的無纜驅(qū)動(dòng)方法。 在闡述了

2、微機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)原理和游動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，首先建立了外磁場(chǎng)作用在微機(jī)器人上的磁驅(qū)動(dòng)力矩與軸向磁拉力的數(shù)學(xué)模型，以此為基礎(chǔ)對(duì)外磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)行了仿真計(jì)算和研究分析，并對(duì)內(nèi)、外驅(qū)動(dòng)器的磁極數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 然后，建立了微機(jī)器人在粘性液體中游動(dòng)的軸向推進(jìn)力、液體阻力矩和游動(dòng)速度的數(shù)學(xué)模型，并建立了MATLAB環(huán)境下的微機(jī)器人游動(dòng)的動(dòng)態(tài)仿真模型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)微機(jī)器人的穩(wěn)態(tài)游動(dòng)特性和瞬態(tài)游動(dòng)特性進(jìn)行了仿真計(jì)算和研究分析，并對(duì)微機(jī)器人的螺