無(wú)線微管道機(jī)器人系統(tǒng)的研究.pdf

1、微型胃腸道疾病診療機(jī)器人是理想的胃腸道無(wú)創(chuàng)檢查和治療方案，本研究提出了一種新型遙操作無(wú)線微管道機(jī)器人系統(tǒng)，可用于人體胃腸道的疾病檢測(cè)和診斷以及微型管道的探傷。系統(tǒng)通過(guò)外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)微管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)位置的無(wú)線實(shí)時(shí)控制。在系統(tǒng)中，我們分別對(duì)外磁場(chǎng)模型、無(wú)線微管道機(jī)器人和便攜式控制面板進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)調(diào)試。
　　首先，我們結(jié)合微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了拱形磁場(chǎng)模型、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)模型和三軸亥姆霍茲線圈模型，完成了磁場(chǎng)

2、模型驅(qū)動(dòng)和控制原理的分析，建立了磁場(chǎng)模型并對(duì)其特性進(jìn)行了標(biāo)定評(píng)估。
　　其次，根據(jù)外磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)原理，我們提出和設(shè)計(jì)了尾擺動(dòng)式機(jī)器人、對(duì)稱螺旋式機(jī)器人和混合式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，并對(duì)機(jī)器人模型進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析、結(jié)構(gòu)建模分析、仿真和實(shí)驗(yàn)、控制算法的設(shè)計(jì)以及性能的測(cè)試評(píng)估。為了改善機(jī)器人在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)特性，我們提出了重力補(bǔ)償機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能的對(duì)稱性。
　　通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，我們?cè)u(píng)估了機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尾擺動(dòng)式機(jī)

3、器人能夠在拱形外磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)單向的運(yùn)動(dòng)，含重力補(bǔ)償機(jī)制的對(duì)稱螺旋式機(jī)器人和混合式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人具有近似對(duì)稱的動(dòng)態(tài)性能，可以在旋轉(zhuǎn)外磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)水平方向、豎直方向和45度斜面的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以在我們需要的任意位置實(shí)現(xiàn)停動(dòng)，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)基本運(yùn)動(dòng)的要求。
　　最后，我們結(jié)合外磁場(chǎng)模型、機(jī)器人模型和實(shí)驗(yàn)操作的需求，設(shè)計(jì)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(chǎng)的品質(zhì)，我們提出了八拍旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)控制算法，并通過(guò)