微機器人作為機器人學(xué)科的一個重要分支,克服了尺寸的限制,可以在狹小環(huán)境中進行特殊操作,這使其在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的關(guān)注。在微機器人的眾多驅(qū)動方式中,外磁場驅(qū)動在驅(qū)動效率、磁性材料的獲取、生物兼容性、醫(yī)療安全等方面具有獨特優(yōu)勢,目前在國內(nèi)外被廣泛研究。磁場驅(qū)動方式也由最初的勻強磁場、梯度磁場發(fā)展到平面磁場、三維磁場;從最初的單自由度控制到多自由度控制;從最初的螺線管磁場發(fā)展到以永磁鐵、電磁鐵以及機械臂協(xié)同工作的外磁場驅(qū)動方式。然而,隨著被控制的場景越趨復(fù)雜,傳統(tǒng)磁場驅(qū)動方式也暴露出眾多問題。例如:磁感應(yīng)強度和磁場梯度不滿足要求;磁控區(qū)域內(nèi)的均勻度不夠好;雖然可以實現(xiàn)多自由度控制,但是磁場的可操作空間比較狹小等等。本課題針對磁感應(yīng)強度和磁場梯度不足,磁場控制區(qū)域的均勻度不高等問題開展研究。為建立新型的磁場控制策略,深入研究了磁場中磁介質(zhì)的磁力與磁矩,建立了外部驅(qū)動電流與磁介質(zhì)的磁力與磁矩的關(guān)系。并以螺線管磁場出發(fā),提出了以螺線管為基礎(chǔ)搭建磁場控制系統(tǒng)的計算方法,并且利用MATLAB軟件仿真得到了八極螺線管磁場驅(qū)動矩陣。為了提高磁場強度和梯度,采用螺線管加鐵芯的方式來匯聚磁感線。利用COM...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1三維亥姆霍茲線圈和麥克斯韋線圈組合磁控系統(tǒng)[34]

上可分為兩種，一種是利用永磁鐵生成磁場，通過控制永磁鐵的空間位置來控制磁場；一種是利用電磁鐵產(chǎn)生磁場，依靠電流線圈來產(chǎn)生磁感線，通過線圈內(nèi)電流變化或者電磁鐵的空間位置改變來控制磁常1.3.1電磁鐵系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀亥姆霍茲線圈[27-30]和麥克斯韋線圈[31,32]是最常用于產(chǎn)生勻....

圖1-2Jang教授團隊的磁控系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-System）[41]，如圖1-2b)所示，最大磁感應(yīng)強度200mT，最大磁感應(yīng)強度的梯度為0.8T/m，該系統(tǒng)可以對腦部，腿足，肺部，心臟，胃等器官進行手術(shù)。CMNS系統(tǒng)最大的特點是將電磁鐵中的鐵芯相互連接以減小漏磁現(xiàn)象從而達到增強磁場的效果....

圖1-4MiniMag磁控系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-a)OctoMag系統(tǒng)[44]，b)OctoMag實驗[43]2013年，Schuerle等人在OctoMag系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了MiniMag系統(tǒng)[47,48]。如圖1-4a)所示，MiniMag主要依靠八個電磁鐵產(chǎn)生磁場；如圖1-4b)所示，....

圖1-5六極磁場控制系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-a)OctoMag系統(tǒng)[44]，b)OctoMag實驗[43]2013年，Schuerle等人在OctoMag系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了MiniMag系統(tǒng)[47,48]。如圖1-4a)所示，MiniMag主要依靠八個電磁鐵產(chǎn)生磁場；如圖1-4b)所示，....

本文編號：3905221