自组装模块化仿尺蠖肠道检查机器人机构的研究与实验

发布时间：2017-12-02 05:23

  本文关键词：自组装模块化仿尺蠖肠道检查机器人机构的研究与实验

  更多相关文章： 仿尺蠖 肠道检查 模块化 自组装 微型机器人

【摘要】：人体消化道是一个十分复杂的环境,尺蠖爬行方式在小肠环境中有着许多其他运动方式难以比拟的优势,而胃袋相对宽广的空间为机器人自组装提供了可能性。本论文贯彻模块化的设计理念,将自组装、自分离的功能与尺蠖式运动方式相结合,旨在设计一款能够在小肠环境中工作的蠕动爬行机构。机器人本体由三个可组装且可拆分的具备独立功能的模块组成,其中,一个是伸缩模块,两个是嵌位模块。初代设计样机伸缩模块使用的是直线电机驱动,嵌位足嵌位采用刚性嵌位的方式；而改进设计样机的伸缩模块则采用了电机、弹簧、尼龙绳的组合,使伸缩模块具备弯曲能力，嵌位足嵌位也采用刚性嵌位的方式；模块自组装的实现通过磁铁相互吸引,改进设计样机和简化验证的自分离通过样机自带的加热元件加热熔化低熔点粘结材料,使嵌位模块的一个部件脱落,依靠被压缩的弹簧将嵌位模块和伸缩模块弹开,达到嵌位模块与伸缩模块相分离的目的。制造与组装后的初代设计样机外径20mm,三个模块组装后的整机长度为150mm；改进设计样机外径为13mm,长度为125mm。重点对改进设计样机进行了硅胶软管爬行实验,塑胶薄膜管的爬行实验,实验结果表明,改进设计样机能通过模拟的小肠环境,也具备一定的弯曲能力。自组装实验以及自分离实验表明改进设计样机具备自组装和自分离的能力。对机构的相关力学受力进行了分析,并与实验结果进行了对比,结果表明所设计的机构可以在肠道环境中正常工作。最后对机器人的机构进行了优化设计,再改进样机采用更小的磁铁作为连接引导元件并使用低熔点粘结剂加固；为了进一步减小各模块的尺寸和重量,这样既可以减小误组装发生的概率,又不会降低模块之间的连接强度；摒弃了电机的使用,采用一种新型人工肌肉作为驱动力提供元件；模块外径可以缩小到10mm。本文的研究成果为下一步研制出能够在真实肠道环境中工作的主动运动机器人奠定了基础。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓宗全;岳明;;球形机器人的发展概况综述[J];机器人技术与应用;2006年03期

2 海丹;张辉;韩大鹏;郑志强;;一种全方位爬缆机器人的设计与分析[J];机电工程;2009年01期

3 唐建华;周晓燕;;机器人技术在中餐菜肴生产中的发展和应用研究[J];食品科技;2009年12期

4 彭朔;王磊;;核电站检修机器人的研究现状及分析[J];中国电力教育;2009年S2期

5 刘海波;;国外机器人技术的发展背景、模式、现状分析及其前景展望[J];机械与电子;1985年04期

6 张关富;;机器人概述[J];控制工程;1985年03期

7 陆际联;李根深;;机器人发展史[J];机器人情报;1994年01期

8 刘安心，，杨廷力;用连续法求一类混合链机器人机构的全部位置正解[J];机器人;1995年03期

9 齐伯文,崔岩,林彬;建筑业中应用机器人的前景[J];黑龙江电子技术;1995年03期

10 李元宗,史贵柱,武利生;管内步伐式行走机器人[J];机器人;1998年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李琳;张铁;叶凯麟;谢存禧;;比赛用手动机器人机构的设计与制作[A];第11届粤港机械电子工程技术与应用研讨会论文汇编[C];2010年

2 马书根;;中国有必要用机器人吗?——多关节机器人的开发[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年

3 李立;张登材;刘朝晖;陈永;;周期信号扰动法应用于机器人机构混沌运动的控制[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

4 王凯军;应鸿;鲁守银;;高压带电作业机器人的开发背景及技术动向[A];浙江电力科学发展[C];2005年

5 董亚超;秦余新;刘青松;钱建华;向文元;;福岛核事故后核电站救援机器人研发现状和特征[A];中国核学会核能动力分会2013年学术研讨会论文集[C];2013年

6 芮执元;许巍;;电解质一级清理机器人的运动学分析与仿真[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年

7 姜莹;郭小萍;赵娟平;;一种全方位移动型下肢康复训练机器人的研制[A];第十一届沈阳科学学术年会暨中国汽车产业集聚区发展与合作论坛论文集（信息科学与工程技术分册）[C];2014年

8 贾磊;李贻斌;王孝红;扬超英;隋青美;吴耀华;张承进;;第十七篇 自动化工程[A];2007-2008山东省学科发展报告[C];2008年

9 徐勇明;张培仁;郑旭东;;四轮F180型机器人的设计与控制方法[A];2004中国机器人足球比赛暨学术研讨会论文集[C];2004年

10 徐礼钜;吴朝彬;雷勇;吴江;;七重修正四面体变几何桁架机器人的间接位置分析[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 李将辉;机器人需求逐年增长 产业化需多方合力[N];中国高新技术产业导报;2009年

2 谈大龙 卢桂章 贾培发;迈向二十一世纪的中国机器人[N];科技日报;2000年

3 记者 胡斌;哈工大机器人“走”出实验室[N];人民日报海外版;2000年

4 郑东鸿 于海;机器人 工业生产的“生力军”[N];国际经贸消息;2002年

5 本报记者 夏杰生 王庆;中国机器人 构筑新生活[N];中国冶金报;2001年

6 记者　朱伟光　通讯员　刘培香;一批有自主知识产权的机器人在哈工大诞生[N];光明日报;2005年

7 ;给机器人插上理想[N];徐州日报;2006年

8 本报记者 杨晓东;云南智能型烟叶开包机实现多项突破[N];云南科技报;2008年

9 本报记者 王彦;给机器人以灵性[N];黑龙江日报;2005年

10 记者 熊燕;智能型烟叶开包机在滇研发成功[N];云南日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 阎宏伟;气动单足机器人垂直跳跃动态特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 白阳;重心自调整的全方位运动轮椅机器人技术研究[D];北京理工大学;2016年

3 王猛;仿青蛙跳跃机器人的研制[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 杨清梅;基于数据融合的拱泥机器人检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年

5 张忠林;“穿地龙”机器人转向机构与位姿检测研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

6 薛颂东;面向目标搜索的群机器人协调控制及其仿真研究[D];兰州理工大学;2009年

7 张连存;布设式机器人抗过载机构及差异化的人机交互研究[D];北京理工大学;2015年

8 项宏伟;便携式可变形履带式机器人的机构设计与运动研究[D];沈阳工业大学;2015年

9 卜迟武;风机叶片打磨机器人的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 毛世鑫;辐射对称仿生柔体机器人协同推进机理及实现技术[D];中国科学技术大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 左辉;军用球形机器人的概念研究及工作特性分析[D];南京理工大学;2009年

2 宋岩;一种尺蠖式爬行机器人的研究[D];重庆大学;2007年

3 巩喜然;爬楼梯载人轮椅机器人技术研究[D];河北联合大学;2014年

4 王晓芸;轮腿复合式救援机器人机构分析与仿真[D];燕山大学;2015年

5 王玉博;下肢步态康复训练机器人的设计与分析[D];燕山大学;2015年

6 王战浩;四足机器人穿越台阶静态稳定步态规划研究[D];上海交通大学;2015年

7 李岩;抢喷机器人的运动学分析与结构设计[D];河北工业大学;2015年

8 李盛杨;一种并联回转机器人的误差分析与标定研究[D];河北工业大学;2015年

9 邢孟哲;面向地震救援的被动变形灾害信息采集机器人系统研究[D];河北工业大学;2015年

10 武杰文;码垛机器人静力学及动力学研究[D];河北工业大学;2015年

本文编号：1243795