一種醫(yī)用管道微機器人驅(qū)動器的理論分析與實驗研究.pdf

1、隨著生物醫(yī)學工程的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對醫(yī)療設(shè)備的要求越來越高。近年來，提出了多種進入人體管道進行無創(chuàng)傷治療的醫(yī)用微機器人。該項研究是華南理工大學高水平大學建設(shè)項目：“醫(yī)用人體管道微機器人的關(guān)鍵技術(shù)研究?！痹陧椖炕鸬馁Y助下，該文完成了以下工作： 首先，該文提出了醫(yī)用管道微機器人的研究意義；介紹了近幾年來國、內(nèi)外醫(yī)用管道微機器人方面的部分研究成果；總結(jié)了先前的研究成果；并指出存在的實際問題和需要研究的理論問題。

2、 其次，該文介紹了人體胃腸道包括食管、胃、小腸和大腸的生理結(jié)構(gòu)與運動特點及其能動性控制機制；利用彈性力學的知識，提出一些對人體胃腸道的基本假定；通過分析胃腸道蠕動時的彈性變形和受力，建立胃腸道的蠕動模型。根據(jù)胃腸道蠕動傳動模型，提出了一種模擬腸道蠕動傳動的方法，設(shè)計并制作了模擬胃腸道蠕動傳動實驗臺，并對實驗臺機構(gòu)的運動進行了理論分析。利用實驗臺進行了模擬醫(yī)用微機器人腸道內(nèi)運動實驗，實驗研究胃腸道蠕動和不同粘度的潤滑液體對醫(yī)用微機器人在軟

3、管內(nèi)運動速度的影響，重量和直徑對醫(yī)用微機器人在軟管內(nèi)運動速度的影響。分析了仿膠囊形狀微機器人在軟管內(nèi)運動的力學模型，并將理論模型與實驗結(jié)果進行比較研究，研究醫(yī)用微機器人在軟管內(nèi)的運動規(guī)律。 再次，該文設(shè)計并制作了微驅(qū)動器的模型，包括微驅(qū)動器主體結(jié)構(gòu)和微傳動機構(gòu)的設(shè)計。建立微驅(qū)動器傳動機構(gòu)的運動方程，分析影響微驅(qū)動器運動穩(wěn)定性的因素。對驅(qū)動輪運動進行分析，包括驅(qū)動輪的運動狀態(tài)、運動速度、運動軌跡和動力學模型。進行微驅(qū)動器運動實驗，

4、研究了微驅(qū)動器的爬坡能力、工作電壓與運動速度的關(guān)系和微驅(qū)動器在管道內(nèi)運動速度波動的原因，等等。 然后，該文介紹了微小力實驗臺的設(shè)計原理；設(shè)計并制作了微小信號數(shù)據(jù)采集電路；利用數(shù)據(jù)采集電路和壓力傳感器研制了彈性鉤桿嚙合有效傳動力測量實驗臺。利用實驗臺研究彈性鉤桿嚙合有效傳動力的變化規(guī)律，包括研究主、從動鉤桿在不同嚙合深度的條件下，工作電壓與有效傳動力之間的關(guān)系；主、從動鉤桿在不同嚙合深度的條件下，直流電機工作電壓為1.5V時，有效