主动式结肠微型机器人系统研究

发布时间：2022-07-14 14:11

　　随着人们物质生活水平的不断提高,食品安全问题的层出不穷,消化道疾病成为威胁人们生活质量的重要疾病之一,其中结肠肿瘤尤为严重。当前,在对于结肠进行检查的时候,选择的最为关键的检查方式使用传统的内窥镜装置实施相关的检查,然而病人在接受检查的过程中感受到的痛苦非常严重,且存在检测盲区,会出现错诊、漏诊现象,导致很多病患错过了早发现、早治疗的宝贵时机。选用胶囊内窥镜这种检测装置,由于它的移动以被动的方式进行,因此极易出现漏检这种情况,且具有阅片工作量大的弊端,从而在一定程度上制约了其在临床方面的推广使用。在山东省重点研发计划项目的支持下,本文对于结肠微型机器人系统进行了相关的研究,从而保证此种机器人能够在肠道中进行主动运动。本文提出的关于结肠微型机器人的运动机构,是结合了人体结肠自身的生理特征,具体分析了有关结肠的基础形态,并且具体分析了它在生物力学方面的相关特征;结合结肠道的内部结构,确定结肠微型机器人的自身结构和相关的功能需求,经过对应的计算分析,从而确认了微型机器人装置的主动式扩张-收缩的行走方式与驻留方式及微型直流电机驱动方式。当微型直流驱动电机运转时,与其连接的丝杠随之旋转,螺母便沿... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 结肠微型机器人的研究背景与意义
    1.2 结肠诊查机器人系统的国内外研究现状
        1.2.1 被动式胶囊机器人
        1.2.2 主动式肠道机器人
    1.3 肠道机器人运动方式分析
    1.4 主动式肠道机器人所面临的问题
        1.4.1 机器人运动与肠道组织的接触适应问题
        1.4.2 驱动器问题
        1.4.3 能量供给问题
    1.5 本文研究内容
    1.6 本章小结
第2章 结肠的生理特性研究
    2.1 人体结肠的生理结构
    2.2 结肠解剖结构
        2.2.1 结肠的宏观解剖结构
        2.2.2 结肠的微观解剖结构
    2.3 结肠生理运动
    2.4 结肠组织生物力学
        2.4.1 结肠组织生物力学特性分析
        2.4.2 结肠能动性模型
    2.5 运行环境对结肠微型机器人提出的设计要求
    2.6 本章小结
第3章 结肠微型机器人机械结构设计及动力学分析
    3.1 机器人总体结构设计
    3.2 结肠微型机器人的机械结构设计
        3.2.1 驱动器选择
        3.2.2 扩张机构机械设计
        3.2.3 行走机构机械设计
    3.3 结肠微型机器人的工作原理
    3.4 结肠微型机器人的运动特性分析
        3.4.1 动力学分析
        3.4.2 临界步距分析
    3.5 本章小结
第4章 结肠微型机器人的三维实体建模及仿真分析
    4.1 结肠微型机器人三维实体建模
        4.1.1 SolidWorks三维建模软件简介
        4.1.2 ABAQUS软件简介
        4.1.3 结肠微型机器人的三维模型的建立
    4.2 结肠微型机器人的动力学仿真分析
        4.2.1 结肠微型机器人的姿态角
        4.2.2 结肠微型机器人仿真模型的建立
        4.2.3 仿真结果处理
    4.3 结肠微型机器人静力学分析
        4.3.1 结肠微型机器人扩张机构仿真分析
        4.3.2 扩张机构仿真结果分析
        4.3.3 结肠微型机器人行走机构静力学仿真分析
        4.3.4 行走机构仿真结果分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]胶囊内窥镜磁定位算法改进及实验研究[J]. 刘修泉,李艳红,刘畅,黄平.  测控技术. 2017(08)
[2]基于SMA驱动的仿尺蠖微型机器人[J]. 单彦霞,李宇鹏.  机械设计与研究. 2017(01)
[3]一种高性能花瓣廓形胶囊机器人[J]. 张永顺,迟明路,程存欣,张雨.  机械工程学报. 2017(03)
[4]肠道内窥镜机器人研究进展[J]. 颜国正,陈雯雯.  生物医学工程学杂志. 2015(01)
[5]肠道驻留机构的设计和实验[J]. 贺术,颜国正,柯全,王志武.  光学精密工程. 2015(01)
[6]肠道内窥镜活检机器人系统[J]. 陈雯雯,颜国正,王志武,刘华,姜萍萍.  上海交通大学学报. 2014(05)
[7]胶囊内窥镜便携式无线能量发射系统[J]. 石煜,颜国正,朱柄全.  光学精密工程. 2014(01)
[8]肿瘤外科医生之哲学思考[J]. 杨军,李文亮,文政琦,王志强.  科技信息. 2013(08)
[9]仿尺蠖气动肠道微机器人运动系统[J]. 高鹏,颜国正.  北京生物医学工程. 2012 (05)
[10]胃肠道无线内窥镜机器人系统[J]. 高鹏,颜国正.  上海交通大学学报. 2012(09)



本文编号：3661283