导读:本文包含了胃肠道诊查微型机器人论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微型机器人,胃肠道诊查,无线能量传输,交流电阻
胃肠道诊查微型机器人论文文献综述
罗伟杰[1]（2015）在《面向胃肠道疾病无创诊查的微型机器人系统及其无线能量传输技术研究》一文中研究指出当今社会胃肠道疾病的死亡率很高,所以针对胃肠道疾病的早期诊查显得尤为重要。为了避免传统内窥镜检查过程复杂,给病人带来不适,检查范围受限的不足,以及胶囊内窥镜检查无法主动诊查,工作时间有限,诊查存在盲区的缺陷,本文针对面向胃肠道疾病无创诊查的微型机器人系统,以及相应的无线能量传输技术展开了研究。本文首先从国内外有关胃肠道诊查的研究出发,分析总结了不同诊查方式的优缺点,阐述了本文提出的面向胃肠道疾病无创诊查的微型机器人系统的设计目的及该系统的合理性。选用了仿尺蠖的运动方式,并在满足微型化要求的前提下,设计了使用螺线腿的径向钳位机构以及使用螺杆螺母的轴向伸缩机构,使微型机器人既能够在胃肠道内有效运动,又能够满足生物组织安全性的要求。为了实时控制胃肠道微型机器人,设计了以微控制器为核心的控制电路,包括无线通信收发模块、电机驱动模块、运动检测模块、电流检测模块。完成了机构控制程序、无线通信程序、动作检测程序的编写,实现了仿尺蠖的运动方式,保证了微型机器人在胃肠道内的稳定运行。无线能量传输技术是保障胃肠道微型机器人摆脱工作时间限制、实现无缆化的关键技术。本文在回顾了当今主要的无线能量传输方式后,选择了感应耦合的无线能量传输方式,并分析了其能量传输效率。为了提高能量传输效率,对无线能量发射线圈的交流电阻进行了深入的分析。根据趋肤效应以及邻近效应相应理论,结合利兹线的特殊结构,提出了发射线圈交流电阻的计算模型,并通过实验验证了准确性。为针对于胃肠道微型机器人的无线能量传输系统的进一步优化提供了理论基础。本文设计了能适应胃肠道环境的机械结构,以及涵盖软硬件的控制系统。在完成了胃肠道微型机器人诊查系统各部分的制作与调试后,开展了各功能的测试实验,以及在模拟管道内和离体小肠内的运动性能实验。实验过程中,微型机器人能够在管道和离体小肠内有效运动,验证了仿尺蠖运动的合理性,机械结构运动的可靠性与安全性,无线能量传输的有效性。(本文来源于《上海交通大学》期刊2015-01-19）
叶东东[2]（2008）在《胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究》一文中研究指出目前,国内外对胃肠道疾病的诊断和治疗主要采用胃肠道内窥镜。因此,研究机器人系统来诊查胃肠道疾病是国际生物医疗器械研究的前沿和重点之一。本研究在国家高技术研究发展计划的资助下,利用微加工技术、微驱动技术、微电子技术、无线通信和能量传输技术以及临床医学技术,开展了胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究。在对人体胃肠道的生理特征进行详细分析的基础上,研制成胃肠道微型仿生机器人诊查系统。组装完成的第一代胃肠道诊查微型机器人样机实现了无缆化要求,其外径12.1mm,长165.5mm。由1个头舱、3个驱动单元、1个尾舱共五个运动单元组成,可以实现前进、后退、停止等功能。位于头舱中的视频摄像模块采集到的胃肠道内部图像经无线通信模块发送至体外,视频传输约3帧/秒,功耗约120mW。无线能量接收模块为机器人的各个部分提供能量。第二代全覆膜式胃肠道诊查微型机器人样机在第一代样机的基础上研制而成。硅胶波纹管覆盖在整个机器人样机的外表,在保护机器人的同时减少了胃肠道黏弹性对机器人运动的负面影响。利用电磁耦合原理设计并研制了无线能量传输系统。这种无线能量传输方式需要两个线圈。其中发射线圈为螺线管线圈,布置在人体表面,由E类放大器或开关电路驱动。接收线圈安放于机器人的头舱。为提高无线能量传输电路的电磁耦合能效,发射和接收回路均采用谐振补偿技术,即在发射和接收回路串联或者并联谐振电容。通过调节谐振电容使发射端谐振,产生一定频率的正弦波激励电流,形成一个交变磁场。此时,处于交变磁场中的接收端线圈感生电动势。经过后续整流稳压电路,转换成直流电压为胃肠道诊查微型机器人提供稳定能量。在将无线能量传输系统应用于胃肠道微型仿生机器人诊查系统的同时,人体也将暴露于无线能量传输系统的电磁场当中。为此,建立了一个有限长密绕螺线管电磁场模型,推导了电场强度和生物组织中SAR值以及电流密度值之间的关系。并进行了SAR值和电流密度值的仿真试验。结果表明,供能480mW、工作频率36 kHz的无线能量传输系统对人体的电磁影响非常小,属安全范围内。研制成基于直流电动机的微型直线驱动器,具有体积小、体重轻、功重比高、控制简单等优点。考虑到系统的稳定性,建立了微型直线驱动器的有限元模型,根据有限元模态分析结果设计并优化了微型直线驱动器,避免了系统共振的产生。并建立了该微型直线驱动器的数学模型,进行了动力学分析。仿真和试验表明,该微型直线驱动器的阶跃响应时间短,受负载变化影响小,在额定电压工作时驱动力达可到2.55N,温升在36℃以下。该研究为胃肠道诊查微型机器人在人体胃肠道运行的安全性和可行性提供了保障。研究了胃肠道生物组织的黏弹性力学行为,提出了一般叁维情况的准线性黏弹性模型。引入了拟应变能函数的指数形式,并利用最小平方的方法拟合试验曲线得到了待定的材料常数C1和C2。为了得到最低阶应变,利用应变能函数指数的二次方程形式推导出了黏弹性体的一般表达式。对于单轴拉伸试验系统,推导了黏弹性体一般表达式中各个部分的具体形式,并引用了fung的连续谱归一化松弛函数表达式,将准线性黏弹性模型简化成一维模型。利用一维黏弹性简化模型,结合两个模拟肠道应变情况的应变变形函数,求出了黏弹性组织变形时的应力-时间关系和应变-应力关系,并分析了不同参数的松弛函数对模型的影响。在机器人的运动时效性分析中,得到了在一定的应变率范围内,加载时应力响应对加载速度的不敏感性这一重要结论。从牵引效率的角度出发,分析了机器人临界步距和机器人的质量、摩擦系数、直径、初始接触长度之间的关系,得到了胃肠道诊查微型机器人运动单元需要具有较轻的重量、光滑的表面和较大的直径以及较小的接触长度的结论。根据这些结论研制成的全覆膜式胃肠道诊查微型机器人的理论临界步距由原先的6.45mm减小到了1.6mm。机器人外表覆盖的波纹管能够起到减黏降阻的作用,是依据仿生学的原理设计并加工制造。通过测试波纹管变形-力之间的关系,发现波纹管产生的弹性力最大不会超过0.12N,很容易被微型直线驱动器所克服。当微型直线驱动器伸长时,波纹管因自身的弹性恢复功能,将会助推动微型直线驱动器的挡板做伸长运动。研究比较了本文研制的两种胃肠道诊查机器人样机的牵引力、运动性能和离体肠道试验结果。通过牵引力和运动性能试验,分别测量了两种机器人在不同环境中的牵引力和运动速度,验证了机器人的运动模型和驱动原理。进行了离体肠道爬行试验,进一步验证了机器人模型,并对比了这两种机器人离体试验结果,发现将硅胶波纹管应用于胃肠道诊查机器人之后,机器人的运动效率得到了明显的提高。本文对胃肠道微型仿生机器人诊查系统的样机集成、无线能量传输、驱动技术、模型建立和离体试验等方面进行了深入的研究。这些工作为机器人诊查系统的实用化奠定了基础,系统的进一步能量供应优化和机构优化等是下一步的研究方向。(本文来源于《上海交通大学》期刊2008-05-01）
马官营,颜国正,王坤东,叶东东,王文兴[3]（2008）在《无线供能胃肠道微型诊查机器人系统研究》一文中研究指出本文介绍一种新型无缆机器人内镜系统.通过对无线供能、通讯、图像叁个子系统的研究,解决了机器人由于拖线而不能深入人体的问题,实现了无线化.设计的双闭环控制无线能量传输系统传输效率达3~8%,传输功率800 mW,为体内无创、微创诊疗器械的进一步研究奠定了基础.通过机器人头部的微型摄像装置,可以把体内图像信息以30帧/秒的帧率实时传输到体外.研制的机器人样机直径12 mm,长150 mm,猪结肠离体实验的结果表明,该机器人能够适应柔软、粘滑的肠道组织.(本文来源于《机器人》期刊2008年01期）
胃肠道诊查微型机器人论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
目前,国内外对胃肠道疾病的诊断和治疗主要采用胃肠道内窥镜。因此,研究机器人系统来诊查胃肠道疾病是国际生物医疗器械研究的前沿和重点之一。本研究在国家高技术研究发展计划的资助下,利用微加工技术、微驱动技术、微电子技术、无线通信和能量传输技术以及临床医学技术,开展了胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究。在对人体胃肠道的生理特征进行详细分析的基础上,研制成胃肠道微型仿生机器人诊查系统。组装完成的第一代胃肠道诊查微型机器人样机实现了无缆化要求,其外径12.1mm,长165.5mm。由1个头舱、3个驱动单元、1个尾舱共五个运动单元组成,可以实现前进、后退、停止等功能。位于头舱中的视频摄像模块采集到的胃肠道内部图像经无线通信模块发送至体外,视频传输约3帧/秒,功耗约120mW。无线能量接收模块为机器人的各个部分提供能量。第二代全覆膜式胃肠道诊查微型机器人样机在第一代样机的基础上研制而成。硅胶波纹管覆盖在整个机器人样机的外表,在保护机器人的同时减少了胃肠道黏弹性对机器人运动的负面影响。利用电磁耦合原理设计并研制了无线能量传输系统。这种无线能量传输方式需要两个线圈。其中发射线圈为螺线管线圈,布置在人体表面,由E类放大器或开关电路驱动。接收线圈安放于机器人的头舱。为提高无线能量传输电路的电磁耦合能效,发射和接收回路均采用谐振补偿技术,即在发射和接收回路串联或者并联谐振电容。通过调节谐振电容使发射端谐振,产生一定频率的正弦波激励电流,形成一个交变磁场。此时,处于交变磁场中的接收端线圈感生电动势。经过后续整流稳压电路,转换成直流电压为胃肠道诊查微型机器人提供稳定能量。在将无线能量传输系统应用于胃肠道微型仿生机器人诊查系统的同时,人体也将暴露于无线能量传输系统的电磁场当中。为此,建立了一个有限长密绕螺线管电磁场模型,推导了电场强度和生物组织中SAR值以及电流密度值之间的关系。并进行了SAR值和电流密度值的仿真试验。结果表明,供能480mW、工作频率36 kHz的无线能量传输系统对人体的电磁影响非常小,属安全范围内。研制成基于直流电动机的微型直线驱动器,具有体积小、体重轻、功重比高、控制简单等优点。考虑到系统的稳定性,建立了微型直线驱动器的有限元模型,根据有限元模态分析结果设计并优化了微型直线驱动器,避免了系统共振的产生。并建立了该微型直线驱动器的数学模型,进行了动力学分析。仿真和试验表明,该微型直线驱动器的阶跃响应时间短,受负载变化影响小,在额定电压工作时驱动力达可到2.55N,温升在36℃以下。该研究为胃肠道诊查微型机器人在人体胃肠道运行的安全性和可行性提供了保障。研究了胃肠道生物组织的黏弹性力学行为,提出了一般叁维情况的准线性黏弹性模型。引入了拟应变能函数的指数形式,并利用最小平方的方法拟合试验曲线得到了待定的材料常数C1和C2。为了得到最低阶应变,利用应变能函数指数的二次方程形式推导出了黏弹性体的一般表达式。对于单轴拉伸试验系统,推导了黏弹性体一般表达式中各个部分的具体形式,并引用了fung的连续谱归一化松弛函数表达式,将准线性黏弹性模型简化成一维模型。利用一维黏弹性简化模型,结合两个模拟肠道应变情况的应变变形函数,求出了黏弹性组织变形时的应力-时间关系和应变-应力关系,并分析了不同参数的松弛函数对模型的影响。在机器人的运动时效性分析中,得到了在一定的应变率范围内,加载时应力响应对加载速度的不敏感性这一重要结论。从牵引效率的角度出发,分析了机器人临界步距和机器人的质量、摩擦系数、直径、初始接触长度之间的关系,得到了胃肠道诊查微型机器人运动单元需要具有较轻的重量、光滑的表面和较大的直径以及较小的接触长度的结论。根据这些结论研制成的全覆膜式胃肠道诊查微型机器人的理论临界步距由原先的6.45mm减小到了1.6mm。机器人外表覆盖的波纹管能够起到减黏降阻的作用,是依据仿生学的原理设计并加工制造。通过测试波纹管变形-力之间的关系,发现波纹管产生的弹性力最大不会超过0.12N,很容易被微型直线驱动器所克服。当微型直线驱动器伸长时,波纹管因自身的弹性恢复功能,将会助推动微型直线驱动器的挡板做伸长运动。研究比较了本文研制的两种胃肠道诊查机器人样机的牵引力、运动性能和离体肠道试验结果。通过牵引力和运动性能试验,分别测量了两种机器人在不同环境中的牵引力和运动速度,验证了机器人的运动模型和驱动原理。进行了离体肠道爬行试验,进一步验证了机器人模型,并对比了这两种机器人离体试验结果,发现将硅胶波纹管应用于胃肠道诊查机器人之后,机器人的运动效率得到了明显的提高。本文对胃肠道微型仿生机器人诊查系统的样机集成、无线能量传输、驱动技术、模型建立和离体试验等方面进行了深入的研究。这些工作为机器人诊查系统的实用化奠定了基础,系统的进一步能量供应优化和机构优化等是下一步的研究方向。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
胃肠道诊查微型机器人论文参考文献
[1].罗伟杰.面向胃肠道疾病无创诊查的微型机器人系统及其无线能量传输技术研究[D].上海交通大学.2015
[2].叶东东.胃肠道微型仿生机器人诊查系统及运动相容性研究[D].上海交通大学.2008
[3].马官营,颜国正,王坤东,叶东东,王文兴.无线供能胃肠道微型诊查机器人系统研究[J].机器人.2008