本文關(guān)鍵詞：面向胃腸道疾病無(wú)創(chuàng)診查的微型機(jī)器人系統(tǒng)及其無(wú)線能量傳輸技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 微型機(jī)器人 胃腸道診查 無(wú)線能量傳輸 交流電阻

【摘要】：當(dāng)今社會(huì)胃腸道疾病的死亡率很高,所以針對(duì)胃腸道疾病的早期診查顯得尤為重要。為了避免傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡檢查過(guò)程復(fù)雜,給病人帶來(lái)不適,檢查范圍受限的不足,以及膠囊內(nèi)窺鏡檢查無(wú)法主動(dòng)診查,工作時(shí)間有限,診查存在盲區(qū)的缺陷,本文針對(duì)面向胃腸道疾病無(wú)創(chuàng)診查的微型機(jī)器人系統(tǒng),以及相應(yīng)的無(wú)線能量傳輸技術(shù)展開(kāi)了研究。本文首先從國(guó)內(nèi)外有關(guān)胃腸道診查的研究出發(fā),分析總結(jié)了不同診查方式的優(yōu)缺點(diǎn),闡述了本文提出的面向胃腸道疾病無(wú)創(chuàng)診查的微型機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的及該系統(tǒng)的合理性。選用了仿尺蠖的運(yùn)動(dòng)方式,并在滿足微型化要求的前提下,設(shè)計(jì)了使用螺線腿的徑向鉗位機(jī)構(gòu)以及使用螺桿螺母的軸向伸縮機(jī)構(gòu),使微型機(jī)器人既能夠在胃腸道內(nèi)有效運(yùn)動(dòng),又能夠滿足生物組織安全性的要求。為了實(shí)時(shí)控制胃腸道微型機(jī)器人,設(shè)計(jì)了以微控制器為核心的控制電路,包括無(wú)線通信收發(fā)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊、電流檢測(cè)模塊。完成了機(jī)構(gòu)控制程序、無(wú)線通信程序、動(dòng)作檢測(cè)程序的編寫(xiě),實(shí)現(xiàn)了仿尺蠖的運(yùn)動(dòng)方式,保證了微型機(jī)器人在胃腸道內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)線能量傳輸技術(shù)是保障胃腸道微型機(jī)器人擺脫工作時(shí)間限制、實(shí)現(xiàn)無(wú)纜化的關(guān)鍵技術(shù)。本文在回顧了當(dāng)今主要的無(wú)線能量傳輸方式后,選擇了感應(yīng)耦合的無(wú)線能量傳輸方式,并分析了其能量傳輸效率。為了提高能量傳輸效率,對(duì)無(wú)線能量發(fā)射線圈的交流電阻進(jìn)行了深入的分析。根據(jù)趨膚效應(yīng)以及鄰近效應(yīng)相應(yīng)理論,結(jié)合利茲線的特殊結(jié)構(gòu),提出了發(fā)射線圈交流電阻的計(jì)算模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了準(zhǔn)確性。為針對(duì)于胃腸道微型機(jī)器人的無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了能適應(yīng)胃腸道環(huán)境的機(jī)械結(jié)構(gòu),以及涵蓋軟硬件的控制系統(tǒng)。在完成了胃腸道微型機(jī)器人診查系統(tǒng)各部分的制作與調(diào)試后,開(kāi)展了各功能的測(cè)試實(shí)驗(yàn),以及在模擬管道內(nèi)和離體小腸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,微型機(jī)器人能夠在管道和離體小腸內(nèi)有效運(yùn)動(dòng),驗(yàn)證了仿尺蠖運(yùn)動(dòng)的合理性,機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可靠性與安全性,無(wú)線能量傳輸?shù)挠行浴?br/> 【關(guān)鍵詞】：微型機(jī)器人 胃腸道診查 無(wú)線能量傳輸 交流電阻
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH776
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1. 研究背景與意義12-13
• 1.2. 研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1. 能夠主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的胃腸道微型機(jī)器人發(fā)展概況13-20
• 1.2.2. 無(wú)線能量傳輸技術(shù)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3. 本文的主要研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 胃腸道微型機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-35
• 2.1. 胃腸道微型機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需求25-27
• 2.1.1. 胃腸道微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式25-27
• 2.2. 胃腸道微型機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27-34
• 2.2.1. 前艙與后艙的鉗位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)27-30
• 2.2.2. 中艙軸向伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30-32
• 2.2.3. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)32-34
• 2.3. 本章小結(jié)34-35
• 第三章 胃腸道微型機(jī)器人控制系統(tǒng)研究35-48
• 3.1. 胃腸道微型機(jī)器人診查系統(tǒng)框架35-36
• 3.2. 胃腸道微型機(jī)器人控制電路設(shè)計(jì)36-41
• 3.2.1. 微控制器的選擇36-37
• 3.2.2. 無(wú)線通信模塊37-38
• 3.2.3. 穩(wěn)壓模塊的設(shè)計(jì)38-39
• 3.2.4. 電流檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)39
• 3.2.5. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.6. 霍爾開(kāi)關(guān)動(dòng)作檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)40-41
• 3.2.7. 信號(hào)發(fā)射板串.通信模塊的設(shè)計(jì)41
• 3.3. 胃腸道微型機(jī)器人體內(nèi)控制程序設(shè)計(jì)41-44
• 3.4. 胃腸道微型機(jī)器人體外控制系統(tǒng)44-46
• 3.5. 本章小結(jié)46-48
• 第四章 無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)研究48-56
• 4.1. 無(wú)線能量傳輸方式的選擇48-49
• 4.2. 無(wú)線能量傳輸技術(shù)基本原理49-50
• 4.3. 線圈耦合分析50-53
• 4.4. 無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)53-55
• 4.4.1. 無(wú)線能量發(fā)射電路53-55
• 4.4.2. 無(wú)線能量接收電路55
• 4.5. 本章小結(jié)55-56
• 第五章 無(wú)線能量發(fā)射線圈研究56-73
• 5.1. 線圈交流電阻決定因素56-63
• 5.1.1. 趨膚效應(yīng)56-59
• 5.1.2. 鄰近效應(yīng)59-62
• 5.1.3. 利茲線62-63
• 5.2. 發(fā)射線圈阻抗模型63-70
• 5.2.1. 發(fā)射線圈磁場(chǎng)分布63-68
• 5.2.2. 發(fā)射線圈交流電阻68-70
• 5.3. 線圈阻抗測(cè)量70-72
• 5.4. 本章小結(jié)72-73
• 第六章 胃腸道微型機(jī)器人診查系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究73-80
• 6.1. 胃腸道微型機(jī)器人參數(shù)73-74
• 6.2. 模塊功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)74-76
• 6.2.1. 通信模塊測(cè)試實(shí)驗(yàn)74-75
• 6.2.2. 視頻模塊實(shí)驗(yàn)75-76
• 6.3. 胃腸道微型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)76-79
• 6.3.1. 圓形剛性管運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)76-77
• 6.3.2. 柔性軟管運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)77-78
• 6.3.3. 離體腸道運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)78-79
• 6.4. 本章小結(jié)79-80
• 第七章 總結(jié)與展望80-83
• 7.1. 工作總結(jié)80-82
• 7.2. 工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-89
• 致謝89-90
• 學(xué)術(shù)論文和科研成果目錄90-91
• 附件91

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1 ;微型機(jī)器人[J];國(guó)際電力;2000年01期

2 李e，

本文編號(hào)：1039515