磁流变液机器人运动机理及控制策略研究
发布时间：2022-01-24 04:40
磁流变液机器人（Magnetorheological fluid robot,MRF robot）是以磁流变液为磁控对象,利用磁流变液的磁化特性设计的球形磁控机器人。机器人具有结构简单、对外部磁场响应迅速、质量轻盈且可控性强等优点,在体内靶向送药、治疗等医学领域具有巨大的应用潜力。针对磁流变液机器人运动机理未知、控制复杂等问题,本文从以下几个方面开展研究:（1）阐述了磁流变液的磁化特性,提出了基于磁力矩和梯度磁场力驱动方式的两种磁流变液机器人设计方案,对两种设计方案进行仿真分析并确定磁力矩驱动方式的机器人为最终设计方案;从动力学特性和磁力矩力学模型探究磁流变液机器人的运动机理。（2）介绍了亥姆霍兹线圈基本理论和旋转磁场的产生原理,求解三维亥姆霍兹线圈的设计参数,进行线圈模型的有限元仿真分析,加工线圈实物并利用高斯计对其性能进行检测,基于图像处理提出磁流变液机器人运动速度检测方法,开展机器人运动实验。（3）基于磁流变液机器人运动速度控制的特点,提出了PID控制策略并运用常规PID、灰狼优化算法PID和改进灰狼优化算法对PID控制器进行参数整定;对控制器进行单位阶跃响应仿真分析,仿真结果显...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变液流变效应Figure1-1TherheologicaleffectofMRF
硕士学位论文8搭建磁流变液机器人控制系统实验台，介绍实验台的硬件并进行软件设计，开展磁流变液机器人运动速度控制实验，验证控制策略的可靠性，分析不同频率驱动信号下的控制效果。本文的研究技术路线如图1-2所示：图1-2技术路线Figure1-2Technologyroute1.5本章小结(Summary)本章介绍了课题的来源和研究背景，阐述了磁流变液的概念及其应用，总结了磁控机器人、磁控机器人运动机理和磁控机器人控制策略的国内外研究现状，并指出了目前研究中存在的问题，最后提出了本文的主要研究内容及研究内容的技术路线。
硕士学位论文 不存在磁滞现象，即没有剩磁和矫顽力，因为固相颗粒本身悬浮在基载液体中，当外磁场的约束移去以后，微粒的热运动（即 Brown 运动）最终使它们变成无规则的纷乱状态。为了更加直观的观测到磁流变液在有无外部磁场时的微观状态，利用工业 CT 扫描仪对其进行观察，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性微纳米尺度游动机器人:现状与应用前景[J]. 金东东,俞江帆,黄天云,段慧玲,张立. 科学通报. 2017(Z1)
[2]高压直流巡检机器人的磁力驱动方法[J]. 徐显金,吴龙辉,杨小俊,汤亮,杨永峰. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[3]浅谈纳米机器人的特点分析和应用现状以及发展前景[J]. 王玉山,孙雪. 制造业自动化. 2016(05)
[4]仿鞭毛菌游动的微型机器人近壁运动[J]. 陈柏,朱倩芸,蒋素荣,李雅娟,吴洪涛. 南京航空航天大学学报. 2016(01)
[5]趋磁细菌动力学分析及细菌机器人的构建[J]. 陈昌友,宋涛,杨岑玉,马秋峰,吴龙飞. 机器人. 2015(05)
[6]Architecture and Software Design for a Service Robot in an Elderly-Care Scenario[J]. Norman Hendrich,Hannes Bistry,Jianwei Zhang. Engineering. 2015(01)
[7]多楔形效应胶囊机器人花瓣廓形优化[J]. 张永顺,王履华,程存欣,迟明路,白建卫. 机械工程学报. 2015(07)
[8]磁控胶囊内镜胃部检查55例[J]. 杜凡,曹辉琼,杨铁一,邓桂林. 世界华人消化杂志. 2012(19)
[9]微型机器人驱动技术发展及现状分析[J]. 杨杰伟,赵江铭. 郑州大学学报(工学版). 2012(02)
[10]高性能磁流变液悬浮相表面改性的研究[J]. 岳恩,唐龙,罗顺安,张平. 功能材料. 2011(08)
博士论文
[1]金属光热微驱动器的驱动理论及实验研究[D]. 史斌.浙江大学 2016
[2]电热驱动的双向双稳态微继电器及其集成制造工艺研究[D]. 吴义伯.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]光控微镜用PLZT陶瓷执行器的驱动与控制研究[D]. 陆飞.南京理工大学 2017
[2]仿鞭毛菌游动的微型机器人运动特性研究[D]. 朱倩芸.南京航空航天大学 2015
[3]无线供能微型机器人的研究[D]. 范祖台.辽宁工程技术大学 2015
[4]超声行波微流体驱动技术的参数研究与仿真[D]. 景天磊.山东大学 2014
[5]谐振式纤毛结构肠道内窥机器人研究[D]. 刘磊.苏州大学 2014
[6]基于无线供能的肠道微型机器人诊查系统研究[D]. 吉星春.上海交通大学 2014
[7]基于磁场驱动技术及MEMS的永磁微机器人系统设计[D]. 李炫颖.上海交通大学 2014
[8]微型机器人外磁场驱动理论及实现方法研究[D]. 朱淑强.东北大学 2013
[9]基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D]. 郝云雷.哈尔滨工程大学 2010
[10]管内微型游动机器人驱动控制及定位技术研究[D]. 郭锐.大连理工大学 2005
本文编号：3605867
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变液流变效应Figure1-1TherheologicaleffectofMRF
硕士学位论文8搭建磁流变液机器人控制系统实验台，介绍实验台的硬件并进行软件设计，开展磁流变液机器人运动速度控制实验，验证控制策略的可靠性，分析不同频率驱动信号下的控制效果。本文的研究技术路线如图1-2所示：图1-2技术路线Figure1-2Technologyroute1.5本章小结(Summary)本章介绍了课题的来源和研究背景，阐述了磁流变液的概念及其应用，总结了磁控机器人、磁控机器人运动机理和磁控机器人控制策略的国内外研究现状，并指出了目前研究中存在的问题，最后提出了本文的主要研究内容及研究内容的技术路线。
硕士学位论文 不存在磁滞现象，即没有剩磁和矫顽力，因为固相颗粒本身悬浮在基载液体中，当外磁场的约束移去以后，微粒的热运动（即 Brown 运动）最终使它们变成无规则的纷乱状态。为了更加直观的观测到磁流变液在有无外部磁场时的微观状态，利用工业 CT 扫描仪对其进行观察，如图 2-1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁性微纳米尺度游动机器人:现状与应用前景[J]. 金东东,俞江帆,黄天云,段慧玲,张立. 科学通报. 2017(Z1)
[2]高压直流巡检机器人的磁力驱动方法[J]. 徐显金,吴龙辉,杨小俊,汤亮,杨永峰. 浙江大学学报(工学版). 2016(10)
[3]浅谈纳米机器人的特点分析和应用现状以及发展前景[J]. 王玉山,孙雪. 制造业自动化. 2016(05)
[4]仿鞭毛菌游动的微型机器人近壁运动[J]. 陈柏,朱倩芸,蒋素荣,李雅娟,吴洪涛. 南京航空航天大学学报. 2016(01)
[5]趋磁细菌动力学分析及细菌机器人的构建[J]. 陈昌友,宋涛,杨岑玉,马秋峰,吴龙飞. 机器人. 2015(05)
[6]Architecture and Software Design for a Service Robot in an Elderly-Care Scenario[J]. Norman Hendrich,Hannes Bistry,Jianwei Zhang. Engineering. 2015(01)
[7]多楔形效应胶囊机器人花瓣廓形优化[J]. 张永顺,王履华,程存欣,迟明路,白建卫. 机械工程学报. 2015(07)
[8]磁控胶囊内镜胃部检查55例[J]. 杜凡,曹辉琼,杨铁一,邓桂林. 世界华人消化杂志. 2012(19)
[9]微型机器人驱动技术发展及现状分析[J]. 杨杰伟,赵江铭. 郑州大学学报(工学版). 2012(02)
[10]高性能磁流变液悬浮相表面改性的研究[J]. 岳恩,唐龙,罗顺安,张平. 功能材料. 2011(08)
博士论文
[1]金属光热微驱动器的驱动理论及实验研究[D]. 史斌.浙江大学 2016
[2]电热驱动的双向双稳态微继电器及其集成制造工艺研究[D]. 吴义伯.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]光控微镜用PLZT陶瓷执行器的驱动与控制研究[D]. 陆飞.南京理工大学 2017
[2]仿鞭毛菌游动的微型机器人运动特性研究[D]. 朱倩芸.南京航空航天大学 2015
[3]无线供能微型机器人的研究[D]. 范祖台.辽宁工程技术大学 2015
[4]超声行波微流体驱动技术的参数研究与仿真[D]. 景天磊.山东大学 2014
[5]谐振式纤毛结构肠道内窥机器人研究[D]. 刘磊.苏州大学 2014
[6]基于无线供能的肠道微型机器人诊查系统研究[D]. 吉星春.上海交通大学 2014
[7]基于磁场驱动技术及MEMS的永磁微机器人系统设计[D]. 李炫颖.上海交通大学 2014
[8]微型机器人外磁场驱动理论及实现方法研究[D]. 朱淑强.东北大学 2013
[9]基于外磁场驱动的微型管道机器人研究[D]. 郝云雷.哈尔滨工程大学 2010
[10]管内微型游动机器人驱动控制及定位技术研究[D]. 郭锐.大连理工大学 2005
本文编号：3605867
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