多重推进式鞭毛泳动磁微机器人系统研究
[Abstract]:Microrobots play a more and more important role in biomedical engineering and micro-nano manufacturing such as targeted drug delivery, microsurgery and micro-nano operation, and have great potential for development. Compared with spiral micro robot, flagellum micro robot has the advantages of simple structure and good flexibility. However, the current flagellum magnetic microrobot drive mode is single, usually can only be driven by a single propulsion mode, so the environmental adaptability is poor. Because of the complex and changeable working environment of micro-robot in biomedical and micro-nano manufacturing fields, it is of great significance to study multi-propulsion micro-robot with strong environmental adaptability. In this paper, a multi-push flagellated swimming microrobot is proposed, which can be driven forward by magnetic gradient field, rotating magnetic field and oscillating magnetic field, respectively. The dynamic models of magnetic microrobot under three kinds of magnetic propulsion modes in liquid environment are established, and the control strategy of the micro robot is proposed on the basis of establishing a magnetic drive system suitable for multiple propulsion coils. The experimental study of multi-push flagellum swimming-magnetic micro-robot was carried out. Firstly, a multi-push micro-robot for flagellating swimming is proposed. Based on the theory of fluid resistance in liquid environment and the characteristics of magnetic field, the dynamic models of flagellated swimming magnetic microrobot under magnetic gradient field, rotating magnetic field and oscillating magnetic field are established respectively. On this basis, the effects of parameters such as flagellum shape size, elastic modulus and flagellum inclination angle on the motion speed and energy conversion efficiency of the micro robot are analyzed. The deformation law of flagella driven by different magnetic fields was obtained by simulation. Secondly, according to the characteristics of multi-push flagellated swimming microrobot, a driving module is constructed for this kind of microrobot. Based on the Helmholtz coil drive system, an effective conversion module is added, so that the traditional Helmholtz coil can also produce gradient magnetic field to meet the need of multiple propulsion of the magnetic micro-robot. The generation methods of magnetic field are analyzed and compared, and the distribution characteristics of magnetic field are obtained by using the COMSOL software of multi-physical field simulation. According to the simulation results, a corresponding control program is developed to generate magnetic gradient field, rotating magnetic field and oscillating magnetic field respectively, and the real situation of the magnetic field is tested by experiments. Finally, the experimental study of multi-push flagellum swimming micro-robot is carried out. Based on the previously established drive system, the multi-push magnetic microrobot with various parameters is fabricated, and the experimental study of the micro-robot driven by various magnetic fields with different parameters is carried out. The experimental results about the correlation energy of the micro robot are compared with the theoretical results. The experimental results show that, driven by rotating magnetic field or swinging magnetic field, multi-push flagellated swimming microrobot is more suitable for moving in glycerol with higher viscosity, but driven by magnetic gradient field. It is more suitable for moving in liquid with lower viscosity. In the complex liquid environment with variable viscosity, the multi-push flagellated swimming magnetic micro robot proposed in this paper has better adaptability.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP242
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 毛玲;李振波;陈佳品;;基于相对定位的多移动微机器人协作定位方法[J];传感器与微系统;2018年08期
2 高胜;李海超;杜爱国;;用于核环境管道维修的宏-微机器人遥控焊接系统的惯性补偿[J];焊接学报;2014年07期
3 李江昊;李振波;陈佳品;;一种用于微型工厂的毫米级全方位移动微机器人设计与分析[J];机器人;2007年05期
4 钟映春;;泳动微机器人的动力学模型研究[J];机械设计与研究;2006年03期
5 陈东海,张绪平,余跃庆;柔性宏-微机器人可补偿性分析[J];机械制造;2005年09期
6 钟映春,杨宜民;泳动微机器人运动速度控制研究[J];机床与液压;2004年04期
7 钟映春,杨宜民;泳动微机器人泳动模型的建立研究[J];机床与液压;2003年01期
8 钟映春,杨宜民;泳动微机器人的设计及静力学分析[J];机械制造;2003年02期
9 谭湘强,钟映春,杨宜民;液体中运动微机器人的研制[J];现代制造工程;2003年04期
10 M.A.Perino;R.Licata;张康华;;行星际探测用的微机器人方案[J];控制工程;2001年02期
相关会议论文 前8条
1 谭湘强;钟映春;杨宜民;;液体中运动微机器人的设计与实验[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
2 汤晓华;刘九庆;陈强;马岩;张文增;张国贤;;宏-微机器人及其在林业与木工机械的应用[A];当代林木机械博览(2005)[C];2006年
3 陈佳品;李振波;唐晓宁;;毫米级全方位移动机器人及其微装配系统研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(二)[C];2005年
4 郑亚青;吴建坡;;岸边集装箱宏-微起重机器人的机构、结构设计及运动仿真[A];2009海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2009年
5 陈启军;王月娟;;宏-微机器人运动学冗余分解及关节限制避免[A];第二十二届中国控制会议论文集(下)[C];2003年
6 徐君书;徐长龙;徐得名;杨雪霞;;管道无缆机器人微波供能接收天线的研究[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
7 徐君书;徐长龙;徐得名;;管道探测微机器人微波输能系统[A];2002海峡两岸三地无线科技研讨会论文集[C];2002年
8 原福松;王勇;张耀鹏;孙玉春;王党校;吕培军;;口腔临床微机器人牙体预备系统及其应用探讨[A];第十五次全国口腔医学计算机应用学术研讨会会议手册[C];2017年
相关重要报纸文章 前2条
1 “863”计划机器人技术主题专家组;微机器人渗入微观世界[N];计算机世界;2002年
2 采写 本报记者 袁畅 游璇钰 黄秀霞 (统筹 本报记者 袁畅);“最听话的手机”或能陪您聊天[N];惠州日报;2014年
相关博士学位论文 前4条
1 李江昊;基于毫米级移动微机器人的微装配系统运动控制与路径规划研究[D];上海交通大学;2009年
2 谭湘强;液体中微机器人的运动机理与实验研究[D];广东工业大学;2002年
3 雷勇;基于变几何桁架机构的宏-微机器人及其控制的研究[D];四川大学;2002年
4 钟映春;基于泳动方式的微机器人研究[D];广东工业大学;2003年
相关硕士学位论文 前10条
1 翟文贺;多重推进式鞭毛泳动磁微机器人系统研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
2 梁楠;球形微机器人控制及运动特性的研究[D];天津理工大学;2017年
3 郑亮;一种基于仿生多纤毛的磁力驱动微机器人系统设计和研究[D];苏州大学;2016年
4 徐慧超;螺旋推进泳动磁微机器人系统设计与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 李江成;毫米级多微机器人蚁群算法控制系统研究[D];上海交通大学;2007年
6 张钊;基于旋转磁场的胶囊微机器人驱动方法研究[D];大连理工大学;2008年
7 杜爱国;宏—微机器人管道遥控焊接的自适应力控制研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 王乃葭;微机器人装配系统显微视觉相关技术的研究[D];上海交通大学;2009年
9 刘丹;微机器人胶囊无线能量传输系统的优化设计与实验研究[D];华南理工大学;2016年
10 严孝男;ICPF的研究及在水下爬行微机器人中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
,本文编号:2316022
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2316022.html