双半球胶囊机器人倾斜环境爬行性能研究

为了实现食管、胃部和结肠等非结构宽裕环境内的介入诊疗作业,提出一种万向旋转磁场驱动的主被动模态双半球胶囊机器人,机器人在被动模态下可实现肠道内定点悬停姿态调整,在主动模态下可实现肠道内的滚动行走。建立了胶囊机器人在主动模态下的爬行动力学模型,研究了机器人在倾斜环境下的爬行性能,仿真得到了机器人的不同系统参数下的最大爬坡角度,仿真结果为复杂环境下胶囊机器人运动学的研究奠定了基础。     

医用微型机器人蠕动肠道中的驱动力计算及实验研究

提出了一种新型的可进入人体内腔和微型机器人驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的人体肠道内运行。当机器人在充满液体的微型管道内运行时，在其周围会自动形成一层液体动压润滑膜，此润滑膜能避免机器人与管道壁发生直接接触。结合人体肠道的蠕动方程和N－S方程利用有限元分析计算了此种微型机器人在蠕动肠道中的驱动力和运行速度，进行了机器人的运行实验，结果表明，机器人能以较快速度在肠道内悬浮运行。     

一种新型的微型机器人

提出了一种新型的微型机器人的驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的微型管道内运行。当它在充满液体的微型管道内运行时 ,在它的周围会自动形成一层液体动压润滑膜 ,此润滑膜能避免它与管道壁发生直接接触。详细分析计算和试验研究了此种微型机器人在具有不同半径、不同粘度液体的管道内运行时的速度和形成的液体动压润滑膜厚度。结果表明 ,此种微型机器人能以较快速度在管内悬浮运行。此种微型机器人特别适用于进入人体内腔和血管     

一种医用肠道机器人的理论分析与试验研究

提出一种结构简单的医用肠道机器人的驱动机构。利用弹性流体动压润滑理论,详细分析计算了肠道机器人在不同弹性模量、不同半径和不同粘液粘度的肠道内的轴向运行速度和形成的粘液膜厚度。结果表明,此种肠道机器人能以较快速度在肠道内悬浮运行。上述分析结果已被肠道试验研究所证实。     

微型管内机器人的发展现状与展望

首先论述了微型管道机器人的发展背景及传统管内机器人的区别,然后在对国外几种驱动类型管内微型机器人的工作原理分析阐述的基础上,指出了目前管内微型机器人研究中所面临的主要问题,并对实现微管内机器人对实用化的关键技术及研究发展方向进行了探讨。     

小型两栖球形机器人陆地运动建模及实验分析

为实现两栖环境和狭窄空间内生物搜救及跟踪调查等任务,需要机器人具备高灵活性、微型结构和多功能运动模式等特点。智能驱动器驱动的仿生微型机器人及电机驱动的中小型机器人很难同时满足要求。因此,提出由一个仿生小型两栖球形母机器人和若干微型子机器人组成的子母机器人系统,母机器人由电机驱动,具有矢量喷水-四足步行复合式一体化驱动机制、水陆两栖运动模式等特点,子机器人由智能驱动器驱动。首先对子母机器人系统进行了描述;其次对两栖母机器人进行了运动学建模分析、陆地运动步态设计;最后搭建了两栖球形母机器人原型机样机,且基于所设计的静态爬行/动态对角小跑步态进行了一系列的陆地运动实验,验证了母机器人陆上静/动态步态运动的灵活性和可行性。     

无根欠驱动冗余机器人动力耦合特性研究

无根多刚体系统和欠驱动冗余机器人系统实质上都属二阶非完整动力系统,其位姿空间约束方程不能满足控制要求,一般基于动力学方程对系统进行控制,即通过关节间动力耦合作用约束被动关节运动,因此此类机器人可控性分析的重点在于系统耦合运动特性研究。基于动力学虚设机构法及非完整系统微分变分原理,建立了无根欠驱动冗余机器人的动力学模型;针对虚设关节、主、被动关节进行动力学模型解耦,推导出了系统的二阶非完整约束方程及被动关节的加速度表达式;在此基础上,通过定义表征被动关节耦合运动的性能指标,针对不同位置主动关节输入参数对被动关节可控性的影响进行了仿真分析,得到了提高无根欠驱动冗余机器人可控性的有益结论,为实际欠驱动冗余机器人输入控制提供了参考。     

国内外微小管道机器人的研究现状

微小管道机器人主要应用于工业上一些不便于人工作业的细小管道和人体肠道与血管内,它的研究涉及到诸多学科,是机器人研究领域的重要发展方向之一,具有重要的研究价值和广阔的应用前景.文中介绍了微小管道机器人的用途和分类,综合分析了国内外研发的典型微小型管道机器人,介绍其工作原理,分析了管道微型机器人研究所面临的一些关键技术并指出未来的发展趋势.     

一种高性能花瓣廓形胶囊机器人

为提高肠道内综合驱动性能,提出一种新型花瓣状结构胶囊机器人,机器人表面四块偏心花瓣廓形与管壁形成四个收敛楔形空间,使流体运动路径发生改变并产生多楔形效应。根据库埃特流动理论,借助牛顿内摩擦定律建立花瓣型胶囊机器人流体动力学模型,在求得机器人稳态游动速度、流体动压力和液体扭转力矩解析解的基础上,对花瓣型胶囊机器人综合性能进行研究。理论与试验证明花瓣型胶囊机器人表面流体动压与稳态游动速度更大,流体扭转力矩更小。花瓣型胶囊机器人的综合性好,实现机器人在管道内全悬浮式非接触游动,诊断遍历时间更短,对肠道的扭曲作用更小,安全性更高,在胃肠道诊断领域实用前景良好。     

微型机器人外场驱动技术的研究现状与发展

介绍了微型机器人外场驱动技术的特点及应用场合,综述了国内外在这方面的研究进展,并对利用外场实现微型机器人无线驱动的相关技术作了分析和展望。微型机器人在光波、磁场、超声波、微波等外部能量场的作用下能无物理接触地获得能量,就可以实现无线驱动,从而有效地克服了用引线和电池供应能量所带来的不足。