微型肠道机器人扩张机构与能量接收线圈的设计与实验

研究并设计了一种新型扩张方式的能在肠道中运动和驻留的微型肠道机器人.该肠道机器人的扩张机构采用阿基米德螺线腿的方式进行扩张,扩张直径可达32 mm,变径比达到2.13.设计减速比为489的减速器,保证较大的输出转矩.对扩张机构的扩张臂进行力学分析,并通过实验测试了扩张机构的扩张力.进而,对能量接收线圈进行建模分析.结果表明:扩张机构扩张力的实验测试值与理论分析的整体趋势基本一致,最小扩张力为1.5 N,满足肠道扩张力的需求;优化线圈磁芯厚度、绕组层数以及绞线规格可以提高无线供能系统性能;当发射线圈驱动电流为1.4 A时,该接收线圈相应的传输功率为812 mW,能量传输效率为8.3%,能满足肠道机器人的功率要求.

微型胃肠道机器人钳位机构和无线能量接收线圈的优化

采用阿基米德螺旋线腿式钳位机构,以保证微型胃肠道机器人具有足够大的扩张力以及相对平缓的径向扩张速度;设计了减速比为489的减速器,以保证钳位机构具有较大的输出转矩;通过无线能量接收线圈的优化实验,研究了一维接收线圈几何尺寸对能量接收效率的影响.结果表明,在相同空间,即考虑磁芯和绕线的总外径相等的条件下,磁芯厚度越大,线圈的能量接收效率越高.