膠囊機(jī)器人的IPMC驅(qū)動設(shè)計.pdf

1、IPMC(Ionic Polymer-metal Composites)是一種新型電致形變高分子材料，它以聚合物薄膜為基體，通過化學(xué)鍍的方法將貴金屬顆粒滲透并沉積在膜的表面而形成的一種復(fù)合材料。IPMC具有體積小、質(zhì)量輕、有柔性、驅(qū)動電壓低、彎曲位移較大的優(yōu)點(diǎn)，在其兩側(cè)電極上施加低電壓可產(chǎn)生較大的彎曲變形，可以在潮濕環(huán)境或充水環(huán)境下正常工作，具有良好的生物相容性。本文利用IPMC的上述特點(diǎn)，針對臨床上商用膠囊內(nèi)窺鏡只能在腸道的蠕動下被動

2、運(yùn)動的缺陷，設(shè)計了一種IPMC驅(qū)動的膠囊機(jī)器人，以期實現(xiàn)膠囊內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)運(yùn)動的主動式控制。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　1.制備IPMC驅(qū)動器。按照標(biāo)準(zhǔn)工藝通過化學(xué)鍍的方法制備驅(qū)動膠囊機(jī)器人所需的IPMC，厚度為0.3mm。
　　2.便攜式IPMC測試裝置的設(shè)計和加工。為方便IPMC的性能測試和應(yīng)用，設(shè)計的測試裝置將電源模塊和控制模塊集成到夾具體中，整體尺寸僅為65mm*45mm*47mm。裝置可以輸出正弦波和方波信

3、號，信號的幅值、頻率可分三檔調(diào)節(jié)，其中幅值精度為0.1V，頻率精度為0.1Hz。裝置輸出電流可達(dá)200mA以上，具備大電流帶負(fù)載能力。測試結(jié)果表明裝置輸出信號準(zhǔn)確，使用方便，性能可靠。
　　3.膠囊機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先對膠囊機(jī)器人功能進(jìn)行規(guī)劃，主要設(shè)計實現(xiàn)膠囊機(jī)器人在人體內(nèi)的主動鉗位和主動驅(qū)動功能。其次根據(jù)機(jī)器人的功能規(guī)劃，對膠囊機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計并采用3D打印完成了結(jié)構(gòu)加工；膠囊機(jī)器人直徑為14mm，主要包括前蓋，中部主體結(jié)