膠囊式微型機(jī)器人磁驅(qū)動(dòng)特性的研究.pdf

1、微型管道機(jī)器人具有體積小、響應(yīng)快、耗能低等特點(diǎn)。采用無纜驅(qū)動(dòng)方式，可提高其可靠性與實(shí)用性。無纜驅(qū)動(dòng)的體內(nèi)醫(yī)療微型機(jī)器人利用人體管腔和液體介質(zhì)在人體內(nèi)行走，以實(shí)現(xiàn)診斷、治療和手術(shù)等作業(yè)。 本文提出了靠徑向磁化的圓筒形NdFeB永磁體作外驅(qū)動(dòng)器，由變頻調(diào)速的電機(jī)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)表面具有螺旋結(jié)構(gòu)，體內(nèi)嵌有與外驅(qū)動(dòng)器同磁極數(shù)結(jié)構(gòu)的NdFeB內(nèi)驅(qū)動(dòng)器的膠囊式微型機(jī)器人游動(dòng)的無纜驅(qū)動(dòng)方法。 首先闡述了微機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)原理和

2、游動(dòng)機(jī)理，利用有限元軟件ANSYS的電磁模塊對(duì)外驅(qū)動(dòng)器的磁場(chǎng)特性進(jìn)行了仿真分析；基于等效磁荷理論和磁庫倫定律建立了普遍偏心狀態(tài)下外驅(qū)動(dòng)器與微機(jī)器人的磁驅(qū)動(dòng)力矩和軸向磁拉力的數(shù)學(xué)模型，并利用MATLAB對(duì)模型與外驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證分析；然后基于永磁魔環(huán)技術(shù)對(duì)外驅(qū)動(dòng)器磁極磁化方向的改進(jìn)方案進(jìn)行了探討。為了提高機(jī)器人在不同游動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)能力，提高磁驅(qū)動(dòng)效率，根據(jù)離心原理研制了具有徑向間隙自補(bǔ)償功能機(jī)器人樣機(jī)。 本文最后進(jìn)行