微型腸道機(jī)器人診查系統(tǒng)能克服膠囊內(nèi)窺鏡的缺點(diǎn)和不足,是傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡最具前景的替代方案。因而,研制穩(wěn)定可靠的腸道機(jī)器人診查系統(tǒng)成為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文依托上海市科委項(xiàng)目（NO.1441902800,NO.15441903100）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（NO.61673271,NO.81601631）,對(duì)微型腸道機(jī)器人診查系統(tǒng)及其無(wú)線能量傳輸技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)深入地研究,以探索腸道疾病診療的新途徑�；谌梭w腸道具體的生理環(huán)境以及其非線性的生物力學(xué)特性,本文采用仿尺蠖式驅(qū)動(dòng)方式,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)尺蠖式腸道機(jī)器人,其配備首尾鉗位機(jī)構(gòu)和中間伸縮機(jī)構(gòu),鉗位機(jī)構(gòu)需在腸道內(nèi)有效鉗位,為此分別設(shè)計(jì)了可大變徑的徑向鉗位機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)緊湊的伸縮機(jī)構(gòu)。鉗位機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)打開(kāi)式徑向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),共包含三組腿式鉗位單元,其厚度為5.8mm,直徑可由初始時(shí)的14mm最大擴(kuò)張至32mm,最大變徑比達(dá)2.29,當(dāng)鉗位機(jī)構(gòu)擴(kuò)張腸道時(shí),其擴(kuò)張力為0.9N².55N;軸向伸縮機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母機(jī)構(gòu),有效行程為10.5mm,在設(shè)計(jì)伸縮機(jī)構(gòu)的過(guò)程中充分提高空間利用率,預(yù)留空間用以安置空心薄壁式能量接收線圈,軸向伸縮機(jī)構(gòu)可產(chǎn)生... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：175 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 胃腸道診療系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡
        1.2.2 膠囊內(nèi)窺鏡
        1.2.3 微型腸道機(jī)器人
    1.3 無(wú)線能量傳輸技術(shù)研究進(jìn)展
    1.4 腸道機(jī)器人診查系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
        1.4.1 主動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)
        1.4.2 供能技術(shù)
        1.4.3 控制通訊技術(shù)
        1.4.4 診療技術(shù)
    1.5 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及其力學(xué)特性
    2.1 腸道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)研究
        2.1.1 人體腸道生理特征
        2.1.2 腸道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理和機(jī)構(gòu)總體研究
        2.1.3 尺蠖式腸道機(jī)器人鉗位機(jī)構(gòu)研究
        2.1.4 尺蠖式腸道機(jī)器人伸縮機(jī)構(gòu)研究
    2.2 尺蠖式機(jī)器人腸道內(nèi)力學(xué)特性
        2.2.1 鉗位機(jī)構(gòu)腸道內(nèi)力學(xué)特性
        2.2.2 機(jī)器人機(jī)身腸道內(nèi)力學(xué)特性
        2.2.3 機(jī)器人腸道內(nèi)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究
    2.3 本章小結(jié)
第三章 無(wú)線能量傳輸技術(shù)研究
    3.1 腸道機(jī)器人無(wú)線供能模塊
        3.1.1 感應(yīng)式無(wú)線能量傳輸原理
        3.1.2 無(wú)線供能模塊設(shè)計(jì)要求
        3.1.3 無(wú)線供能模塊構(gòu)成與研制
    3.2 無(wú)線能量發(fā)射線圈建模優(yōu)化
        3.2.1 感應(yīng)式無(wú)線供能系統(tǒng)等效電路模型
        3.2.2 單層密繞發(fā)射線圈建模優(yōu)化
        3.2.3 發(fā)射線圈繞制方式的優(yōu)化
        3.2.4 發(fā)射線圈規(guī)范化設(shè)計(jì)
    3.3 三線圈無(wú)線供能系統(tǒng)研究
        3.3.1 腸道機(jī)器人系統(tǒng)
        3.3.2 無(wú)線供能系統(tǒng)理論分析
        3.3.3 仿真設(shè)計(jì)優(yōu)化
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 腸道機(jī)器人診查系統(tǒng)及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
    4.1 視頻圖像模塊
        4.1.1 視頻采集子模塊
        4.1.2 視頻控制子模塊
        4.1.3 視頻無(wú)線傳輸子模塊
        4.1.4 視頻無(wú)線接收子模塊
    4.2 腸道機(jī)器人控制通訊模塊
        4.2.1 通訊模塊
        4.2.2 機(jī)器人體內(nèi)控制模塊
    4.3 腸道機(jī)器人樣機(jī)及力學(xué)特性測(cè)試
        4.3.1 腸道機(jī)器人樣機(jī)
        4.3.2 鉗位機(jī)構(gòu)測(cè)試
        4.3.3 伸縮機(jī)構(gòu)測(cè)試
    4.4 樣機(jī)運(yùn)動(dòng)性能測(cè)試
        4.4.1 柔性管道
        4.4.2 剛性彎曲管道
        4.4.3 離體腸道
    4.5 無(wú)線供能模塊測(cè)試
        4.5.1 無(wú)線供能模塊接收端調(diào)試
        4.5.2 無(wú)線供能下離體腸道測(cè)試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文
攻讀博士學(xué)位期間已申請(qǐng)的專(zhuān)利
攻讀博士學(xué)位期間所獲榮譽(yù)與獎(jiǎng)勵(lì)


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3021845