无线无创医用微机器人的建模和参数优化

针对人体内腔粘液为非牛顿流体的特点,推导了非牛顿流体的变形雷诺方程,建立了无线无创螺旋医用微型机器人在人体内腔中运动的数学模型。根据微型机器人各几何参数对机器人形成的动压粘液膜承载量、轴向牵引力和周向阻力等动态特性的影响,运用MATLAB优化工具箱优化了各几何参数,从而获得当需要较大的动压粘液膜承载量、轴向牵引力和较小的周向阻力时最优的机器人几何参数,进一步为机器人更好地以较厚的粘液膜厚度和较快的速度悬浮式运行创造条件。微型机器人的运行速度试验证明了此理论分析模型的可行性。