PDF全文-内窥镜机器人几何特性参数的优化研究.pdf

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1、第#=卷第$期浙!江!大!学!学!报"工学版#F(-%#=G(%$!"">年$月?()*+,-(@A;0’9,+3B+9C0*.9D:"6+39+00*9+3E290+20#E0<%!"">内窥镜机器人几何特性参数的优化研究陈!柏4!周银生4!康剑莉!"4h浙江大学机械设计研究所%浙江杭州#4""!5’!h浙江轻纺职业技术学院机械与电子学系%浙江宁波#4V"4L#摘!要!针对人体内腔黏液为非牛顿流体的特点%建立螺旋式内窥镜机器人在人体内腔中运行时的数学模型%给出适合于该机器人系统的非牛顿流体修正雷诺方程的求解方法和计算程序框图%采用有限差分法分析螺

2、纹的几何特性参数对机器人轴向摩擦牵引力(周向摩擦阻力%以及黏液膜承载能力的影响%进而获得了一组相对最优的无量纲几何特性参数值%机器人运行速度实验证明了此理论分析模型的正确性%关键词!内窥镜机器人’非牛顿流体’有限差分法中图分类号!I[!>!%!!!!!!文献标识码!J!!!!!文章编号!4""=7$5#K"!"">#"$7445V7"VG"$%3432-.%?0(/.,#"-"#’#3-$-’./(’-02(.+("%+’()($4%ANZBM9+7.;0+34%PJGH?9,+7-9!UN6GQ,9"4AM(5&,&9&")*E$>2,("!"5

3、,0(%12"3,$(04(,-"%5,&6%7$(082)9#4""!5%+2,($’!A!"#$%&’"(&)*E">2$(,>$.$(I/.">&%,>$./(0,(""%,(0%12"3,$(0J,02&M(I95&%,$.$(IN"D&,."+).."0"%O,(0H)#4V"4L%+2,($#5).$’#+$&J8,D;08,D92,-8(10-@(*D;0.<9*,-7D:<00+1(.2(<92*(R(D&(*c9+39+.910D;0-)80+(@;)8,+R(1:@)--(@+(+7G0&D(+@-)91&,.0.D,R-9.;

4、01%I;08(19@901‘0:+(-1.0b),D9(+2(**0.<(+19+3D(D;00+1(7.2(<92*(R(D.:.D08,+1D;0@-(&2;,*D(@9D.,-3(*9D;8*()D9+0&0*0<*(<(.01%I;0*0-,D9(+.;9

5、,-:/01D;0(*0D92,--:%I;0+D;0(

6、景和广泛的应用究者采用流体"气体#压力作为驱动源的柔性微执行领域成为一个研究热点%现有的研究成果主要集中器代替刚性微执行器%研制出了多种自主驱动的内)!*在仿照蚯蚓等生物的蠕动运行方式%通过不同的驱窥镜机器人%典型的如N(03等人研制的柔软的(动器实现机器人的蠕动式运行%如I,c,;,.;9等直径可以随着肠道各部分直径的变化而变化的仿尺)4*)#*人研制的仿蚯蚓管道微型机器人%但是最初这类蠖内窥镜机器人%a,*9(等人研制的气动式蠕虫内窥镜机器人的驱动机构都是刚性的%机器人与内内窥镜机器人%然而%蠕动式运动必须依靠机器人与腔(血管(尿管壁的接触为硬

7、接触%应用到人体内腔内腔壁或血管壁之间的摩擦才能运动%由于机器人检查中时会对有机组织造成严重的损伤%机身与肠道内腔壁之间产生挤压和摩擦而给内腔有收稿日期!!""#"$4$%!!!!浙江大学学报"工学版#网址!&&&%’()*+,-.%/’)%01)%2+!0+3基金项目!国家自然科学基金资助项目"V"#5V4>##%作者简介!陈柏"4$5=$#%男%江苏泰兴人%博士生%从事医用微型机器人的研究%678,9-&2;0+R:0!/’)%01)%2+445L浙!江!大!学!学!报!工学版"第#=卷机组织造成的损伤以及给人体带来的不适和痛苦都的螺纹可以使机

8、器人获得最优动力学性能的问题还不能完全避免%笔者所在的课题组针对上述缺陷!研有待研究%为此!本文以更一般的梯形螺纹为基础建