花瓣型胶囊机器人游动特性与空间磁矩驱动策略
| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 主要符号表 | 第21-23页 |
| 1 绪论 | 第23-45页 |
| 1.1 研究背景与意义 | 第23-24页 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 | 第24-42页 |
| 1.2.1 胶囊机器人研究现状 | 第24-34页 |
| 1.2.2 磁力/磁力矩驱动胶囊机器人研究现状 | 第34-40页 |
| 1.2.3 胶囊机器人转弯驱动研究现状 | 第40-42页 |
| 1.3 本文主要研究思路与内容 | 第42-45页 |
| 1.3.1 研究内容的提出 | 第42-43页 |
| 1.3.2 本文主要研究内容 | 第43-45页 |
| 2 高性能花瓣型胶囊机器人设计 | 第45-54页 |
| 2.1 引言 | 第45页 |
| 2.2 人体胃肠道生理特点 | 第45-46页 |
| 2.2.1 胃肠道形态及其组织结构 | 第45-46页 |
| 2.2.2 小肠的结构特点与运动形式 | 第46页 |
| 2.2.3 大肠的结构特点与运动形式 | 第46页 |
| 2.3 花瓣型胶囊机器人设计 | 第46-51页 |
| 2.3.1 花瓣型胶囊机器人设计要求 | 第46-47页 |
| 2.3.2 花瓣型胶囊机器人结构 | 第47-51页 |
| 2.4 空间万向旋转磁矢量叠加与驱动原理 | 第51-53页 |
| 2.4.1 二维平面磁场 | 第51-52页 |
| 2.4.2 三维空间磁场 | 第52-53页 |
| 2.5 电磁驱动系统概述 | 第53页 |
| 2.6 本章小结 | 第53-54页 |
| 3 高性能花瓣型胶囊机器人临界耦合磁矩 | 第54-71页 |
| 3.1 引言 | 第54页 |
| 3.2 流体扭转力矩效应分析 | 第54-65页 |
| 3.2.1 收敛楔形间隙 | 第55-57页 |
| 3.2.2 流体动压力模型建立 | 第57-61页 |
| 3.2.3 流体扭转力矩效应 | 第61-63页 |
| 3.2.4 机器人平稳游动速度 | 第63-65页 |
| 3.3 胶囊机器人直管内临界耦合磁力矩 | 第65-67页 |
| 3.3.1 临界耦合磁力矩产生原因分析 | 第66-67页 |
| 3.4 临界耦合磁矩电流检测法 | 第67-70页 |
| 3.4.1 胶囊机器人启动静止状态 | 第67页 |
| 3.4.2 胶囊机器人运动平衡状态 | 第67-68页 |
| 3.4.3 胶囊机器人临界耦合状态 | 第68-69页 |
| 3.4.4 胶囊机器人转差角与磁场频率关系分析 | 第69-70页 |
| 3.5 本章小结 | 第70-71页 |
| 4 胶囊机器人转弯磁矢量方位优化控制 | 第71-95页 |
| 4.1 引言 | 第71页 |
| 4.2 空间曲线模型 | 第71-75页 |
| 4.3 胶囊机器人空间弯曲环境非接触运动研究 | 第75-85页 |
| 4.3.1 转向运动原理 | 第75-77页 |
| 4.3.2 螺旋环境几何参数的确定 | 第77-82页 |
| 4.3.3 机器人几何越障能力分析 | 第82-83页 |
| 4.3.4 几何参数的多目标优化 | 第83-85页 |
| 4.4 空间旋转磁矢量耦合力矩优化 | 第85-94页 |
| 4.4.1 空间磁力矩建模 | 第85-86页 |
| 4.4.2 换向角与转差角 | 第86-87页 |
| 4.4.3 空间弯曲环境内临界耦合磁矩 | 第87-91页 |
| 4.4.4 空间磁力矩精细优化 | 第91-94页 |
| 4.5 本章小结 | 第94-95页 |
| 5 花瓣型胶囊机器人转弯动力学分析 | 第95-122页 |
| 5.1 引言 | 第95页 |
| 5.2 粘弹性肠道动力学特性 | 第95-98页 |
| 5.3 转弯流体动压模型 | 第98-103页 |
| 5.4 环境结构参数对机器人驱动性能影响 | 第103-106页 |
| 5.4.1 流体动压力对机器人性能影响 | 第103-104页 |
| 5.4.2 平稳游动速度对机器人性能影响 | 第104-105页 |
| 5.4.3 流体扭转力矩对机器人性能影响 | 第105-106页 |
| 5.5 胶囊机器人转弯流体力矩模型 | 第106-110页 |
| 5.5.1 侧摆流体阻力矩 | 第107-109页 |
| 5.5.2 俯仰流体阻力矩 | 第109-110页 |
| 5.6 系统动力学方程 | 第110-112页 |
| 5.7 胶囊机器人转弯动力学模型仿真 | 第112-121页 |
| 5.7.1 磁感应强度和角频率对转弯磁力矩的影响 | 第114-118页 |
| 5.7.2 胶囊机器人稳定性分析 | 第118-121页 |
| 5.8 本章小结 | 第121-122页 |
| 6 高性能花瓣型胶囊机器人实验研究 | 第122-140页 |
| 6.1 引言 | 第122页 |
| 6.2 实验平台 | 第122-125页 |
| 6.3 实验内容 | 第125-138页 |
| 6.3.1 花瓣型胶囊机器人通过性实验 | 第125-127页 |
| 6.3.2 临界耦合磁矩电流检测法实验 | 第127-129页 |
| 6.3.3 流体扭转力矩效应实验 | 第129-132页 |
| 6.3.4 机器人流体动压力实验 | 第132-135页 |
| 6.3.5 机器人速度实验 | 第135-136页 |
| 6.3.6 机器人转弯动力学验证实验 | 第136-138页 |
| 6.4 本章小结 | 第138-140页 |
| 7 结论与展望 | 第140-143页 |
| 7.1 结论 | 第140-141页 |
| 7.2 创新点 | 第141-142页 |
| 7.3 展望 | 第142-143页 |
| 参考文献 | 第143-153页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第153-155页 |
| 致谢 | 第155-156页 |
| 作者简介 | 第156页 |
