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《南京航空航天大学》 2010年
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微型介入机器人控制系统设计及其综合性能实验分析

杨朋飞  
【摘要】: 用于微创、无创手术的仿生介入诊疗机器人的开发已经成为国际医疗器械行业的热门课题。本文在对腹足动物运动原理研究的基础上,提出一种全新的定点介入诊疗机器人。该机器人利用磁流变液在磁场作用下流变特性的变化,模拟腹足动物分泌液的“固化粘合”功能,并通过在机体与管腔间形成的动压润滑效应模拟粘液的“液化润滑”功能,从而使机器人前后两个舱体在同一时刻所受环境管壁的摩擦力产生很大的差异;同时,该机器人利用步进电机的直线输出轴模拟腹足动物足面肌肉的轴向波动。随着步进电机的输出轴的周期性伸张与收缩,机器人实现前进与后退;当步进电机的输出轴伸缩过程中,利用两机体间在圆周上均匀分布的3个弹簧来实现转弯功能。 论文首先在仿生学的基础上,提出介入诊疗微机器人的结构设计方案,并对机器人的转向机理进行了动力学建模分析,利用Mathematica对机器人的转向进行仿真分析。 其次,建立了机器人模拟动脉环境数学模型、肠道蠕动模型以及机器人在血管中的受力模型,分析运行环境对机器人的影响。结合理论分析数据和结构设计特点,对机器人控制系统进行设计,制定控制方案。 最后,对磁流变液包的啮合能力和SMA(Shape Memory Alloys)丝的加热变形能力进行了实验分析;构建了模拟环境实验台,对机器人综合性能进行实验研究。结果表明,机器人驱动方法切实可行,能有效抗击流体冲击,并能实现被动转向功能。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242.2

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢卓辉,黄守道,周腊吾;一种新型微电机的原理与结构[J];电机技术;2002年01期
2 梅涛,陈永,张培强,伍小平;铁磁橡胶执行器与微型游泳机器人的尺度效应[J];光学精密工程;2001年06期
3 邓小燕,王贵学;动脉系统中致动脉粥样性脂质的浓度极化现象[J];中国科学(C辑:生命科学);2002年06期
4 谭立峰;杨宜民;;新型无缆管道机器人能量转换装置的研究[J];机床与液压;2007年12期
5 谭湘强,钟映春,杨宜民;液体中泳动微机器人的现状与分析[J];机器人;2001年05期
6 迟冬祥,颜国正,林良明;基于蚯蚓运动原理的肠道检查微小机器人内窥镜系统[J];机器人;2002年03期
7 左建勇,颜国正;基于蚯蚓原理的多节蠕动机器人[J];机器人;2004年04期
8 张平,刘奇,黄元龙;磁流变体流变学特性研究[J];金属功能材料;2002年01期
9 初秀民;李永;严新平;万剑;;基于微观形貌特征的沥青路面抗滑性能评价研究进展[J];交通与计算机;2007年01期
10 ;Microbionic and peristaltic robots in a pipe[J];Chinese Science Bulletin;2000年11期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 何斌;医用微型机器人动力学建模及其行为智能控制研究[D];浙江大学;2001年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙强;夏璐;;高温(火灾)环境下钢构件的动力稳定临界长度[J];四川建筑科学研究;2009年06期
2 葛洪央;葛新锋;;机器人运动学的旋量表述[J];安徽农业科学;2012年10期
3 褚丹雷;非接触式压力微传感器的设计[J];微纳电子技术;2002年02期
4 陈兵芽;刘莹;胡敏;李小兵;李一冰;王强;;微执行器的研究与展望[J];微纳电子技术;2005年12期
5 曾云,金湘亮,颜永红,刘久玲,成世明;Numerical Simulation of BJMOSFET on Current- Voltage Characteristics[J];半导体学报;2000年11期
6 时国平;刘赣伟;;工业机器人示教盒系统的设计[J];兵工自动化;2006年05期
7 刘伟;齐晓慧;;基于视觉的机械手臂自主抓物的实现[J];兵工自动化;2008年12期
8 李海涛;曹咏弘;祖静;;旋转弹姿态解算方法研究[J];兵工学报;2010年07期
9 范晋伟,关佳亮,王彤波,王文超,关剑,张小龙;并联机床虚拟设计的理论方法[J];北京工业大学学报;2001年04期
10 张帆;刘达;王田苗;;9自由度混联微创外科机器人的正反解[J];北京航空航天大学学报;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 熊青春;王健强;;基于机构精度通用算法的机器人位姿误差建模[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
2 危当恒;王贵学;唐朝君;邓林红;杨力;刘录山;王佐;唐朝克;邓小燕;樊瑜波;;狭窄血管内脂质浓度极化促进动脉粥样硬化的形成[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
3 翁永刚;;改进的FCG软件试验数据处理方法[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
4 刘日明;陈映秋;;基于B样条面元法的有限水深浮体水动力计算[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
5 聂泽东;王磊;;可吞咽式电子胶囊的发展与展望[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
6 刘良生;梁栋;;四自由度教学机器人的研究[A];绿色制造与低碳经济——2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[C];2010年
7 刘有军;乔爱科;丁金立;;血流动力学及其医学应用[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会报告论文[C];2010年
8 刘李男;杨岳湘;唐川;;一种基于熵优化支持向量机的P2P流量检测方法[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(下)[C];2008年
9 纪元霞;;基于MEMS加速度传感器的轨道二轴斜度测量系统[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
10 李国丽;李剑平;王群京;胡存刚;韩卫星;詹月红;;胶囊内窥镜的驱动磁场二维仿真及实验研究[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晓东;高性能浇注型聚氨酯弹性体性能与结构形态相关关系的研究[D];华南理工大学;2010年
2 王道涵;新型磁通切换型磁阻电机系统的分析、设计与控制研究[D];山东大学;2010年
3 李皓玉;车辆与路面相互作用下路面结构动力学研究[D];北京交通大学;2011年
4 颜钦;基于SMA的仿生柔性鱼鳍三维运动机理与实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 郭秀丽;采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究[D];东北林业大学;2011年
6 王企远;步行康复训练机器人助行腿的步态规划与运动控制[D];上海大学;2011年
7 李宪华;服务机器人双臂协作技术研究及实现[D];上海大学;2011年
8 陈益;具有目的域的光电稳定跟踪系统满意控制策略[D];南京理工大学;2010年
9 吕新明;啮合式电动机的基础研究[D];北京邮电大学;2011年
10 张驰;考虑空间视野的高速公路运行速度预测模型与应用研究[D];长安大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑青;生物医用聚氨酯材料的合成及蛋白质吸附研究[D];华中农业大学;2010年
2 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
3 陈斌;PJR-2X型喷浆机器人交互式虚拟样机系统开发[D];山东科技大学;2010年
4 殷慧;机器人假肢功能设计与分析[D];山东科技大学;2010年
5 梁春辉;拟人灵巧手的设计及其工作空间研究[D];浙江理工大学;2010年
6 段志峰;具有最佳预测的多通道水质监测仪系统设计[D];郑州大学;2010年
7 万晓正;平面绳牵引并联机构的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王道明;主从式MIS机器人的运动控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘尔静;辅助腹腔镜手术机器人建模与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 曹和平;增压锅炉过热器动态性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李栓庆;下世纪初微电子机械系统的发展[J];半导体情报;1997年02期
2 陈拥军,张凤翥,蒋大明;模糊控制与神经控制的比较[J];北方交通大学学报;1999年02期
3 李保卫,苍大强,Y.Sahai;任意欧拉-拉格朗日耦合框架下三维非定态可压缩流体流动的数值模拟[J];包头钢铁学院学报;1999年02期
4 田贵云,张凝;一种新型电涡流位移传感器的研制[J];传感技术学报;1996年02期
5 熊幸果,陆德仁,卢平芳,熊斌,王渭源;微力微位移天平测试方法[J];传感技术学报;1997年02期
6 王寿宁;一个改进型的双框架硅微机械陀螺仪[J];传感技术学报;1998年04期
7 王洋,商顺昌,任思聪;微机械加速度开关动态特性分析[J];传感技术学报;1998年04期
8 刘晓为;应用CAD技术加速我国MEMS技术的发展[J];传感器技术;1999年05期
9 张平,王东亚,黄元龙;磁流变体材料及性能影响因素[J];材料导报;2000年04期
10 王跃林,苏以撒,王文;微电子机械系统[J];电子学报;1995年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张厚祥,唐伯雁,王巍,贾明,宗光华;擦窗机器人控制系统研究[J];制造业自动化;2002年06期
2 李满天,褚彦彦,孙立宁;小型双足移动机器人控制系统[J];微特电机;2003年04期
3 黄立波,夏庭锴,王春香,赵维江;实时环境下的对弈机器人控制系统设计与分析[J];机械;2004年06期
4 薛广涛,施华,尤晋元;远程机器人控制系统的实时性能评估[J];计算机工程;2004年16期
5 唐粲,王田苗,丑武胜,贠超;脑外科机器人控制系统的设计和实现[J];机器人;2004年06期
6 肖海燕,刘民,吴斌方;箱涵疏通排污机器人控制系统的设计[J];机械与电子;2005年02期
7 陈立彬,孙树栋,彭涛,徐林,杨建元;高层建筑消防机器人控制系统的一种实现方法[J];制造业自动化;2005年05期
8 袁彬悠;肖炎;;排爆机器人控制系统设计及其网络化[J];机床与液压;2006年03期
9 肖海荣;周风余;宋洪军;罗晓;刘涛;;一种教学机器人控制系统的设计与实现[J];机电一体化;2006年05期
10 蔡文貌;王自强;都思丹;;设计模式在机器人控制系统中的应用[J];科学技术与工程;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 翟宇毅;罗焕新;;一种水面清洁机器人控制系统的设计[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
2 田冬英;王明辉;李斌;;水陆两栖可变形机器人控制系统设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
3 马琛珏;张自强;钟竞;;弧焊机器人控制系统[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
4 柴毅;凌睿;;自主移动掘进机器人控制系统研究[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
5 王健;赵雁南;孙发杰;王家钦;郝悍勇;;大型复杂曲面水火弯板智能机器人控制系统的研究和设计[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
6 赵奇;李彦涛;张立勋;;助餐机器人控制系统快速原型设计研究[A];第七届全国康复医学工程与康复工程学术研讨会论文集[C];2010年
7 张铁;杜亮;李琳;;模块化开放式机器人控制系统的研究[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
8 黄之峰;谢存禧;李琳;张铁;;基于ARM7的智能移动机器人控制系统搭建与制作[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
9 林书禹;谢存禧;张铁;李琳;;移动机器人控制系统的数字PID混合控制[A];第十届粤港机电工程技术与应用研讨会暨梁天培教授纪念会文集[C];2008年
10 吴景然;孙振国;项康泰;陈强;;水轮机叶片修焊机器人控制系统研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 丛宪冬;弯曲木成型加工机器人控制系统研究[D];东北林业大学;2004年
2 马力波;网络远程机器人控制系统及关键技术研究[D];重庆大学;2003年
3 刘志新;研抛大型自由曲面微小机器人控制系统研究[D];吉林大学;2009年
4 武传宇;基于PC+DSP模式的开放式机器人控制系统及其应用研究[D];浙江大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐益;机器人控制系统设计[D];浙江大学;2003年
2 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
3 杨朋飞;微型介入机器人控制系统设计及其综合性能实验分析[D];南京航空航天大学;2010年
4 林峰华;机器人控制系统设计及新型声纳原理研究[D];浙江大学;2011年
5 陈志青;喷雾机器人控制系统研制[D];中国农业大学;2002年
6 谭爱华;手臂康复训练机器人控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 徐晓亮;家用伙伴机器人控制系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 孙宾;智能供弹机器人控制系统通信实时性研究[D];南京理工大学;2011年
9 张滨;水田除草机器人控制系统的研究与实现[D];华南理工大学;2013年
10 杨科;下肢康健训练机器人控制系统的研究[D];合肥工业大学;2013年
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