基于蚯蚓运动原理的肠道检查微小机器人内窥镜系统

本文比较了传统的内窥镜系统和机器人内窥镜系统的差别 ,又对机器人内窥镜系统的工作环境——人体肠道内部的状况作了详细讨论 ,由此提出了机器人内窥镜系统的设计要求 .介绍了一种基于蚯蚓运动原理的微小机器人内窥镜系统 ,对微小机器人机体的构造及其驱动原理作了分析 ,选择了一种适合的驱动方式 ,确定了单一构件磁感应强度的标定方法 .实验证明 ,微小机器人的运行是平稳的 .

压电陶瓷驱动三自由度精密移动定位微小机器人

使用压电陶瓷堆材料作为微驱动元件,设计了一种三自由度基于尺蠖蠕动原理工作的精密移动定位微小型机器人。采用显微镜作为测量元件,通过测量机器人移动时像素点位置的方法,完成了对该机器人沿X、Y方向的直线移动定位以及绕Z轴的θ角转动定位的试验测试,测试结果证明了设计的合理性与实用性。

微小机器人的移动方式

微小机器人是微机电系统研究开发的重要分支 ,各种微小机器人的研究成果不断涌现。受自身尺寸和作业空间的限制 ,微小机器人难以采用常规机器人的驱动器、传动机构和执行机构。根据移动方式的不同 ,将微小机器人分为腿足式、轮式、蠕动式和游动式等类型。讨论了各种移动类型的例子 ,分析研究了它们新颖的驱动机构。认为驱动器的微型化是实现微小机器人的关键 ,高效合理的驱动方式可降低对微小驱动器的要求。

基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性

介绍了一种基于蚯蚓运动原理的微小机器人内窥镜系统的原型 ,分析了单一构件活动件的运动特性 ,并通过调整各个线圈的驱动波形可以有效地控制微小机器人的运动。详细讨论了构件通电时间与构件活动件的运动位移、速度、加速度的关系 ,由此确定了微小机器人驱动电压的最高频率。可以通过调整驱动电压的频率来调节微小机器人的运行速度 ;也可以通过减少构件的通电时间解决微小机器人在运行过程中的发热问题。

基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性分析

介绍了一种基于蚯蚓运动原理的微小机器人内窥镜系统,对微小机器人机体的构造及其驱动原理作了介绍,并讨论了单一构件的运动特性,从而为合理地确定驱动波形及有效地控制微小机器人奠定了基础。

一种尺蠖运动式微小机器人在显微操作应用中的建模与控制研究

研究了将一种采用两个平行配置的压电陶瓷的尺蠖运动式微小机器人应用于显微操作的方法,探讨了机器人实现其搭载的微操作工具在显微视场范围内作近似正交运动的方式,在机器人本体运动学模型基础上,利用坐标变换法对微操作工具末端进行运动学建模并对模型参数进行最小二乘法辨识,设计了线性二次型最优控制器,实现了微操作工具末端在显微视场下位置控制。仿真结果表明了这种微小机器人用于显微操作的可行性。

压电陶瓷驱动微小机器人移动机构性能实验研究

利用压电陶瓷的电致伸缩效应可以驱动微小机器人移动机构的运动。用金属薄片和压电陶瓷构筑的振动框架式微小移动机构其外型尺寸在１０ｍｍ３以下，重量小于０．７ｇ。本文用实验方法探讨了这种微小机构在不同激励频率、不同信号波形和幅值下的移动性能，为理论建模提供了实证依据。

基于快速转弯微小机器人系统的研究

介绍了一种基于尺蠖运动原理的能实现快速转弯的微小机器人系统,并对机器人进行了设计和制作,组装了实验用机器人样机,通过AT89C52单片机及其外围驱动控制电路对机器人行走和位置信号的产生进行控制,并通过二维PSD对微机器人的三维位置进行检测,取得了与理论一致的结果。实现了对该机器人的行走运动和位置检测控制的功能,为对该类机器人的进一步研究提供了一个新的思路。

用于肠道检查的微小机器人内窥镜系统

对传统的内窥镜系统和主动式机器人内窥镜系统的差别作了比较,又对机器人内窥镜系统的工作环境——人体肠道内部的状况作了详细讨论,由此提出了对主动式机器人内窥镜系统的设计要求。介绍了一种基于蚯蚓运动原理的主动式微小机器人内窥镜系统,对微小机器人机体的构造及其驱动原理作了分析。同时,提出了一种微小机器人机体介入人体肠道的方法:用锥形导引管引导,将微小机器人送入肠道,避免了由肛门括约肌的收缩引起的机器人机体卡住或损坏。

基于驱动量补偿的压电型微小机器人运动控制

为解决一种左右平行驱动式压电陶瓷微小机器人,由装配误差和压电陶瓷特性的不一致所带来的运动偏差,提出了一种基于驱动量补偿的方法对微小机器人进行运动控制。在详细分析微小机器人的stick-and-slip运动原理的基础上进行实验设计,对左右压电陶瓷驱动器分别输入不同的驱动量,得到多个微小型机器人在横向位置上的位移偏差量。对所得实验数据用最小二乘法进行处理,并拟合出曲线,进而确定微小型机器人的输入驱动量的补偿值。实验表明,加入了补偿输入后,微小型机器人在相同步数下的直线前进运动中,横向的位置偏差减少为原来的6.1%。利用最小二乘法所得到的基于驱动量补偿的运动控制,能有效抑制微小机器人直线运动中横向位置的偏差。

微小管道涡流检测机器人系统研究

微小机器人系统 Tubot II型是适应 2 0 mm管道内缺陷的自动探测系统 ,它由一个两级计算机控制的管内移动机构携带涡流探头 ,外加涡流分析仪和记录设备等组成 .本文专述 Tubot II系统设计、关键技术和性能试验 .这套机器人系统经产品化开发后可望应用于诸如核电、化工、制冷和公用事业等的非磁性金属管道的定期检查 .

微小管道机器人机构设计及动力学分析

设计了一种蠕动式微小管道机器人，采用三组直流电机与螺旋传动装置，通过控制三组电机顺序协调动作，实现了机器人的蠕动前进。研究了机器人在竖直管道中驱动负载的情况，以及爪子适应管径变化的力学调节特征。利用ADAMS动力学分析软件，对机构做了运动学和动力学仿真，通过仿真得到了牵引力和移动速度与结构参数之间的关系。仿真表明，机器人可以适应（Ф15～20mm的管道，驱动力达到28N，移动速度为6mm／s。

微小步行爬壁机器人的电磁直接驱动方式

研究了利用两组电磁力交互作用 ,直接驱动微小步行爬壁机器人的方法。分析了单层驱动方式、双层驱动方式和差动式驱动方式的原理 ,并进行了三种驱动方式的对比实验。为微小步行爬壁机器人驱动装置的设计与研制奠定了基础。

微小管道探测机器人系统

阐述了在国家高技术研究与发展计划的资助下 ,在研制TubotI、TubotII机器人系统过程中取得的主要进展。该微小管道探测机器人系统由管内移动机构、驱动与控制系统。

微小型螺旋驱动管道机器人建模与分析

介绍了基于管道内径为15mm的螺旋驱动管道检测机器人的组成及工作原理,分析了其运动力学性能及在弯管内的几何约束条件。应用机械系统动力学仿真软件ADAMS,建立管道机器人的虚拟样机。通过计算机仿真得到机器人牵引力与驱动轮位置参数和尺寸参数之间的关系数据,证明了理论分析的正确性,同时为研制微小型螺旋式管道机器人提供设计依据。

微小气动机器人移动FSM建模与控制

根据仿生尺蠖运动机理研制了一种用于人体腔道微创诊查的微小机器人系统,该机器人系统由前支撑单元、后支撑单元和具有3个气室的橡胶驱动器三部分组成。根据微型机器人的本体结构分析了机器人的移动控制原理,给出了在一个运动循环周期内机器人移动一个步距的运动状态和控制时序。阐述了有限状态机原理,并基于有限状态机原理建立了该机器人移动状态的有限状态机模型。在一个运动周期内移动机器人的运动状态可细分为6个状态过程,通过分析该机器人系统一个运动循环周期内各种运动状态和各状态之间的转换的关系,编制了相应的仿真算法,并通过该实验验证了该仿真算法的可行性和模型的正确性,研究结果表明基于有限状态机模型的控制算法可实现该微小机器人移动的有效控制。

微小气动机器人的移动控制

根据仿生尺蠖运动机理研制了一种用于人体腔道微创诊查的气动微机器人系统。该机器人系统由前支撑单元、后支撑单元和具有3个气室的橡胶驱动器三部分组成。设计了控制机器人移动的计算机电-气控制系统,通过控制该电-气系统的继电器和高速开关电磁阀来控制机器人系统的钳位气囊和驱动器气室内的气压。通过分析一个运动周期内机器人的运动状态,给出了机器人移动的控制算法,使机器人前、后支撑单元的气囊和驱动器的气室实现有规律的充气、保持及放气3种状态,从而实现有规律的运动。研究结果表明所设计的机器人具有仿生尺蠖移动机理的柔性结构,通过所设计的电-气控制系统可实现机器人的自动移动。

微小气动机器人系统的模糊自适应PID控制

基于尺蠖的移动机理,研制了一种具有柔性移动机构的微小气动机器人内窥镜诊疗系统。描述了微机器人系统的本体结构和运动机理,并通过分析机器人系统的驱动力学特性和机器人的移动控制特性,给出了基于模糊自适应PID的气压-位置伺服控制方法,计算机仿真实验结果表明基于模糊自适应PID算法可实现机器人系统的有效控制。

相似设计方法在微小移动机器人性能分析中的应用

将微小移动机器人放大后，作模型试验，利用相似理论，进行模型的设计，并把模型的试验结果应用到原型上去．

管间微小移动机器人系统监控程序的设计

介绍了管间微小移动机器人系统的功能和结构，设计了系统的监控程序，实现了微小机器人的自 由移动，说明了监控程序的模块结构和关键问题。