试析肠胃检查机器人的外磁场驱动控制研究

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1、Y9418乏7分类号石河子大学硕士学位论文肠胃检查机器人的外磁场驱动控制研究研究生指导教师申请学位门类级别学科、专业名称研究方向所在学院刘春景曹卫彬教授工学硕士农业机械化工程智能机械机械电气工程学院中国·新疆·石河子2006．6肠胃检查机器人的外磁场驱动t'空itilJ研究摘要传统的光导纤维胃肠道内窥镜是依靠J'l-J]进入人体的肖肠道内，不但对医生的技术水平要求很高，而且还容易划伤组织器官，给病人：带米痂苦。有线微型机器人胃肠道内窥镜Jtj引线供应能量和传输信号，拖曳的引线既限制了机器人运动的范围利灵活性，还有可能划伤体内的组织器官。无线胶囊式胃肠道内窥镜是全被动的运动方式，存

2、在运动速度慢雨I不可控的缺点。胶囊内窥镜的基本特征是无外接引线，可以遍历消化道的整个检夯区域，同时J4j微摄像头无线传输消化道【圣l像。胶囊内窥镜目前还没有实用的主动驱动方法，只能利Jtt消化道自然蠕动作为胶囊内窥镜前进的动力。由丁．胶囊内窥镜不可控，限制了它的功能扩展，比如压缩空气喷药、吸取组织样。钎，、在线样品分析、激光切割、射频烧灼等。完善的胶囊内窥镜系统需要在现有基础上加入安全有效的驱动控制，可凋整姿态、行进及定位，从而扩人胶囊内镜检查的适应症、安全性与多功能性。本文以胶囊内窥镜为平台研究肠胃检ji±i!微机器人fiDJ'l-磁场驱动方法。丛_J二驱动环境、能域供给平¨消

3、耗、驱动动作要求及驱动安全性与可控性、定位方案等多方面考虑，寻求安全可靠的肠肖检查微机器人的外部驱动控制方法，j1：着重研究直接利川外磁场磁力驱动微机器人：在微机器人内部嵌入永磁性体，利_I=lj体外的组合电磁线圈产生加载电流控制的驱动磁场，其中外部的电磁线圈由多组梯度线圈和匀场线圈组合构成，通过绕病床的旋转以及病床的平移共同控制微机器人所在位置的磁场强度及梯度，t'4-J4扪i微,PJL器人1人JI妖磁体以获得空问意义上的必要驱动力利调整转矩，从而有效地完成驱动动作要求。关键词：胶囊内窥镜，磁场驱动，胃肠道检商，微机器人肠胃检查机器人的外磁场驱动控制研究AbstractThec

4、apsuleendoscopetravelsthroughtheGItract，shootingandsendingOUtimages0Thetraditionafiberendoscopewasdrivenbyexternalmanipulationforce，SOproficientoperationtechniquewasrequiredtopreventpainsandinjuryoforgans．Thelongcablesforenergysupplyandsignaltransmissionin．microroboticendoscopicsystemsmightal

5、socausesurfaceiWirelesscapsuleendoscopewaspropelledbygastrointestinalnjuryperlsandreducedtilemobilityoftherobotstalsis，thusitslocomotionwasveryslow．anduncontrollable．Toovercomeabovedisadvantagesofintestinalendoscopicsystems，anewtypeofwirelessmicroroboticendoscopicsystemforintestinalinspection

6、wasdevelopedThecapsuleendoscopetravelsthroughtheGItract，shootingandsendingoutimagesoftileGItract，andevacuatesfinally．ToensuretilesefartodrivethecapsuleendoscopebutcurLItiltyzjofGIinspection，noapprovingmethodhasbeendevelopedbyngthenaturalperistalsisofGItract．TileLmcontrolIabi

7、ityofthecapsuleen

8、doscopebringsonsomelimitationsinitsfunctionalextensionininspection，medicationandsurgery,suchastemperatureandpHmeasuring，medicamentspraying，sampling，on—linesampleanalyzing，laserincisingandRFcauterizing．Perfectmicro—robotsystemfordiagnosisandtr