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新型肠道胶囊式微型机器人的运动特性
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:18-23
  • 语言:中文
  • 分类:TP242.2[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,大连116024
  • 相关基金:辽宁省自然科技基金(20082171)和国家自然科学基金(60675054,60875064)资助项目.
  • 相关项目:基于旋转磁矢量胶囊机器人在体内弯曲环境的随动效应
中文摘要:

提出一种胶囊微机器人的外旋转磁场驱动方法,原理是以径向磁化瓦状多磁极构成的圆筒形NdFeB永磁体为外驱动器,以胶囊微机器人内嵌同磁极结构NdFeB永磁体为内驱动器,通过外驱动器旋转产生旋转磁场的磁机耦合作用,形成内嵌驱动器对胶囊微机器人的驱动力矩,在胶囊表面螺旋与流体形成的动压力作用下,实现胶囊微机器人在肠道内旋进。首先介绍胶囊微机器人系统的结构,然后根据雷诺和Navier-Stokes方程建立管道环境内胶囊微机器人的运动数学模型,对其螺旋参数与速度的关系进行理论与试验研究,并发现了临界间隙现象。试验表明,该胶囊微机器人具有驱动力矩大、适合大粘度液体封闭管道内行走等特点,在人体肠道和血管内具有很好的应用前景。

英文摘要:

A non-contact drive and control method on capsule type micro robot is actuated by extended rotation magnetic field proposed, in which exterior permanent magnet driver is composed of multiple magnetic poles magnetized in radial direction, and interior permanent magnet driver built in the robot is in the same structure as exterior one. On the action of magneto mechanical coupling of rotating magnetic field generated by turning of exterior driver, the robot is spun forward in intestine by propulsion in axial direction generated by the function of fluid dynamic pressure distributed on spiral surface of the robot. Firstly the structure of capsule micro robot system is introduced, then a kinematics mathematical model of capsule micro robot in pipeline environment is established on the basis of Renault and Navier-Stokes equation. Finally theoretical and experimental researches on the relationship between its spiral parameters and swimming speed are carried out, resulting in the discovery of critical gap phenomenon. With big drive torque, this kind of robot is suitable for swimming inside an enclosed pipe full of high viscosity liquid, and it has good prospect of application inside human intestine and blood vessel.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603