本文關鍵詞：面向胃腸道疾病無創(chuàng)診查的微型機器人系統(tǒng)及其無線能量傳輸技術(shù)研究

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【摘要】：當今社會胃腸道疾病的死亡率很高,所以針對胃腸道疾病的早期診查顯得尤為重要。為了避免傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡檢查過程復雜,給病人帶來不適,檢查范圍受限的不足,以及膠囊內(nèi)窺鏡檢查無法主動診查,工作時間有限,診查存在盲區(qū)的缺陷,本文針對面向胃腸道疾病無創(chuàng)診查的微型機器人系統(tǒng),以及相應的無線能量傳輸技術(shù)展開了研究。本文首先從國內(nèi)外有關胃腸道診查的研究出發(fā),分析總結(jié)了不同診查方式的優(yōu)缺點,闡述了本文提出的面向胃腸道疾病無創(chuàng)診查的微型機器人系統(tǒng)的設計目的及該系統(tǒng)的合理性。選用了仿尺蠖的運動方式,并在滿足微型化要求的前提下,設計了使用螺線腿的徑向鉗位機構(gòu)以及使用螺桿螺母的軸向伸縮機構(gòu),使微型機器人既能夠在胃腸道內(nèi)有效運動,又能夠滿足生物組織安全性的要求。為了實時控制胃腸道微型機器人,設計了以微控制器為核心的控制電路,包括無線通信收發(fā)模塊、電機驅(qū)動模塊、運動檢測模塊、電流檢測模塊。完成了機構(gòu)控制程序、無線通信程序、動作檢測程序的編寫,實現(xiàn)了仿尺蠖的運動方式,保證了微型機器人在胃腸道內(nèi)的穩(wěn)定運行。無線能量傳輸技術(shù)是保障胃腸道微型機器人擺脫工作時間限制、實現(xiàn)無纜化的關鍵技術(shù)。本文在回顧了當今主要的無線能量傳輸方式后,選擇了感應耦合的無線能量傳輸方式,并分析了其能量傳輸效率。為了提高能量傳輸效率,對無線能量發(fā)射線圈的交流電阻進行了深入的分析。根據(jù)趨膚效應以及鄰近效應相應理論,結(jié)合利茲線的特殊結(jié)構(gòu),提出了發(fā)射線圈交流電阻的計算模型,并通過實驗驗證了準確性。為針對于胃腸道微型機器人的無線能量傳輸系統(tǒng)的進一步優(yōu)化提供了理論基礎。本文設計了能適應胃腸道環(huán)境的機械結(jié)構(gòu),以及涵蓋軟硬件的控制系統(tǒng)。在完成了胃腸道微型機器人診查系統(tǒng)各部分的制作與調(diào)試后,開展了各功能的測試實驗,以及在模擬管道內(nèi)和離體小腸內(nèi)的運動性能實驗。實驗過程中,微型機器人能夠在管道和離體小腸內(nèi)有效運動,驗證了仿尺蠖運動的合理性,機械結(jié)構(gòu)運動的可靠性與安全性,無線能量傳輸?shù)挠行浴?br/> 【關鍵詞】：微型機器人 胃腸道診查 無線能量傳輸 交流電阻
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH776
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1. 研究背景與意義12-13
• 1.2. 研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1. 能夠主動運動的胃腸道微型機器人發(fā)展概況13-20
• 1.2.2. 無線能量傳輸技術(shù)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3. 本文的主要研究內(nèi)容22-25
• 第二章 胃腸道微型機器人機械結(jié)構(gòu)設計25-35
• 2.1. 胃腸道微型機器人機構(gòu)設計需求25-27
• 2.1.1. 胃腸道微型機器人的運動方式25-27
• 2.2. 胃腸道微型機器人的機構(gòu)設計27-34
• 2.2.1. 前艙與后艙的鉗位機構(gòu)設計27-30
• 2.2.2. 中艙軸向伸縮機構(gòu)設計30-32
• 2.2.3. 機構(gòu)運動檢測模塊設計32-34
• 2.3. 本章小結(jié)34-35
• 第三章 胃腸道微型機器人控制系統(tǒng)研究35-48
• 3.1. 胃腸道微型機器人診查系統(tǒng)框架35-36
• 3.2. 胃腸道微型機器人控制電路設計36-41
• 3.2.1. 微控制器的選擇36-37
• 3.2.2. 無線通信模塊37-38
• 3.2.3. 穩(wěn)壓模塊的設計38-39
• 3.2.4. 電流檢測模塊的設計39
• 3.2.5. 電機驅(qū)動模塊的設計39-40
• 3.2.6. 霍爾開關動作檢測模塊的設計40-41
• 3.2.7. 信號發(fā)射板串.通信模塊的設計41
• 3.3. 胃腸道微型機器人體內(nèi)控制程序設計41-44
• 3.4. 胃腸道微型機器人體外控制系統(tǒng)44-46
• 3.5. 本章小結(jié)46-48
• 第四章 無線能量傳輸系統(tǒng)研究48-56
• 4.1. 無線能量傳輸方式的選擇48-49
• 4.2. 無線能量傳輸技術(shù)基本原理49-50
• 4.3. 線圈耦合分析50-53
• 4.4. 無線能量傳輸系統(tǒng)電路設計53-55
• 4.4.1. 無線能量發(fā)射電路53-55
• 4.4.2. 無線能量接收電路55
• 4.5. 本章小結(jié)55-56
• 第五章 無線能量發(fā)射線圈研究56-73
• 5.1. 線圈交流電阻決定因素56-63
• 5.1.1. 趨膚效應56-59
• 5.1.2. 鄰近效應59-62
• 5.1.3. 利茲線62-63
• 5.2. 發(fā)射線圈阻抗模型63-70
• 5.2.1. 發(fā)射線圈磁場分布63-68
• 5.2.2. 發(fā)射線圈交流電阻68-70
• 5.3. 線圈阻抗測量70-72
• 5.4. 本章小結(jié)72-73
• 第六章 胃腸道微型機器人診查系統(tǒng)實驗研究73-80
• 6.1. 胃腸道微型機器人參數(shù)73-74
• 6.2. 模塊功能測試實驗74-76
• 6.2.1. 通信模塊測試實驗74-75
• 6.2.2. 視頻模塊實驗75-76
• 6.3. 胃腸道微型機器人運動實驗76-79
• 6.3.1. 圓形剛性管運動實驗76-77
• 6.3.2. 柔性軟管運動實驗77-78
• 6.3.3. 離體腸道運動實驗78-79
• 6.4. 本章小結(jié)79-80
• 第七章 總結(jié)與展望80-83
• 7.1. 工作總結(jié)80-82
• 7.2. 工作展望82-83
• 參考文獻83-89
• 致謝89-90
• 學術(shù)論文和科研成果目錄90-91
• 附件91

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;微型機器人[J];國際電力;2000年01期

2 李e，

本文編號：1039515