基于外磁场驱动的微型管道机器人研究

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1、分类号：——UDC：工学硕士学位论文密级：编号：基于外磁场驱动的微型管道机器人研究硕士研究生：郝云雷指导教师‘：王科俊教授学位级别：工学硕士学科、专业：模式识别与智能系统所在单位：自动化学院论文提交日期：2009年12月论文答辩日期：2010年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学、，】_l■●ClassifiedIndex：U．D．C：ADissertationfortheDegreeofM．EngResearchonMicro—-pipeRobotDrivenbyExternalMagneticFieldCandidate：HaoYunleiSupervisor：Prof．WangKejunA

2、cademicDegreehppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PatternRecognition＆IntelligentSystemsDateofSubmission：December，2009DateofOralExamination：March，2010University：HarbinEngineeringUniversity▲●哈尔滨工程大学，学位论文原创性声明。本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，．由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用；-已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内j容外，本论

3、文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：歹汐才锣．日期：御矿年芗月／妙日·、学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者

4、第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文。(因在授予学位后即可口在授予学位12个月后解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：莎矿≥侈导师(签字)：醐：泖钐M∥刀≈乡口哈尔滨一『：稃人学硕十学位论文摘要胃肠道是人体的重要器官，由于所处环境的复杂性，与其他器官相比更容易发生病变。对于胃肠道的检查，通常的方法是插管式内窥镜和无缆式胶囊内窥镜。前者的主要缺点是靠外力进入胃肠道，容易造成组织器官的损伤，给病人带来不适和痛苦。后者是靠胃肠道的自然蠕动来遍历全身进行检查，并期望最终排出体外。此种方法的缺点是观察过程不受控制，检查所需时间较长，可能存在

5、检查盲区，胶囊滞留等问题。鉴于目前所存在的这些问题，研制出能够在人体胃肠道进行自主运动的微型管道机器人将具有重要意义和研究价值。为了实现医用微型管道机器人的主动驱动，论文研究了一种直接利用外部均匀梯度磁场驱动的方法，微型管道机器人本体采用内嵌钕铁硼永磁体制作而成的胶囊形状机器人，利用亥姆霍兹线圈与麦克斯韦线圈空间组合，形成驱动微型管道机器人所需的组合线圈，通过调节组合线圈加载电流的大小，线圈空间位置的变换，以及管道的位置平移，共同形成微型管道机器人驱动所需的梯度磁力和磁转矩，从而有效地完成驱动动作。采用这种磁场驱动方式，具有结构简单、驱动力和速度可控、稳定性和安全性高、可对重点部位进行检查等

6、优点。论文主要对均匀梯度磁场形成的原理、微型管道机器人的驱动机理进行了分析，对驱动线圈进行了磁场仿真分析，对微型管道机器人的本体进行了设计，并搭建了实验所需的微型管道机器人控制系统。最后通过实验验证了微型管道机器人的运动性能。实验结果表明，微型管道机器人具有较好的运动性能，实现了平移运动，空间姿态调整等动作，具有较好的可控性。关键词：微型管道机器人；组合线圈；磁场驱动哈尔滨一【稗人学硕十学位论文ABSTRACTGastrointestinaltractisthebody’Svitalorgans．Becauseofthecomplexityofitsenvironment，comparedw

7、ithotherorgans，thegastrointestinaltractismoresusceptibletodisease．Forthegastrointestinaltractexamination，theusualmethodisintubatingendoscopeandnon—cable—stylecapsuleendoscopy．Themaindisadvantageoftheformerr