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多楔形效应胶囊机器人花瓣廓形优化
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2015
  • 页码:45-52
  • 分类:TP242[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:国家自然科学基金资助项目(60875064,61175102,51277018)
  • 相关项目:体内花瓣型全悬浮胶囊机器人的多楔形效应
中文摘要:

提出一种花瓣型胶囊机器人,表面偏心花瓣廓形与管壁形成四个收敛楔形空间,使流体运动路径发生改变并产生多楔形效应。建立满足机器人外螺旋肋表面边界条件的流体雷诺差分控制方程和机器人流体动力平衡方程,以游动速度为目标函数,通过遗传算法对花瓣廓形进行优化,流体动压特性和游动速度特性研究结果表明:在一定间隙范围内,优化花瓣廓形机器人表面流体动压力和游动速度均增大,提高了肠道内驱动性能与安全性,该机器人结构简单,非结构化环境适应能力强,可望提高肠道内的窥视与施药等医疗作业效率。

英文摘要:

A petal-shaped capsule robot is proposed. The convergent wedge-like gaps are formed between the surface of four eccentric tiles and the inner pipe wall, and multiple wedge effects happens to the fluid when it flows around the four convergent wedge-like gaps when the robot rotating. Fluid Reynolds differential control equation and fluid dynamic equilibrium of the robot satisfying the boundary conditions of the outer surface of the capsule robot with spiral blades are derived. For investigating fluid dynamic characteristics and swimming speed, regarding swimming speed as objective function, optimization of petal-shape is conducted using genetic algorithm. The results show that both fluid dynamic pressure and swimming speed are improved within a certain gap range, achieving good driving performance and safety in the intestinal tract. With favorable adaptability to the unstructured environment and high driving efficiency, the petal-shaped capsule robot has a good prospect of applications inside the intestinal tract for diagnose and drug delivery.

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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