用作肠胃痛检查的无电微型机器人.docVIP

用作肠胃痛检查的无线电微型机器人 摘要—这则报告讲述了一种用作肠胃检查的新型无线电仿生微型机器人。这则观察系统描述很详细，包括机器人的结构，无线电传输系统，RF交流系统和图像模式。以及由直流发动机驱动的像蚯蚓一样蠕动的混合片段的设计和制造。重复关闭循环控制体系来保证有可利用的充足有效的电力。RF传送器是一个低能量消耗而且数据传输率为50kbps的设备。它能无线传输高质量的图像，这个系统能提供实时的监测。这个模型直径12mm长150mm。通过实验证明，这个微型机器人能够很顺利通过人体柔软的组织。 关键字--- 无线电传输，微型机器人，无线电交流系统，肠镜 简介 胶囊肠镜在肠道的营养检查中另辟蹊径，特别是针对小肠的检查，它是目前唯一一种不依靠外科手术就能提供实际图像的肠胃检查方法。然而，这种胶囊肠镜也有几种局限性，第一，这个胶囊是统一由一个内置的锂电池来提供能量的，用有限的电能来获取高质量高数量的图像。这个由Given Imaing 公司生产的胶囊肠镜只能工作8小时，每秒传送两张图片。相比较旧式的肠镜能提供300000像素的图片，它只能传送低于80000像素的图片。第二，胶囊肠镜是通过肠胃的蠕动从嘴巴到肛门移动的。大概有30%很重要的观察点被忽略了。通过长期的观察和试验药物只能通过一些简单的人体组织。 许多研究者提出了机车制造内窥镜微型机器人做肠镜的实际猜想，意大利CRIm实验室和保罗·达里奥教授合作，已经发明了好几代生物应用的微型机器人，Peumatic是基于虫子的仿生学设计而成的，而且根据机动车原理的实验室已经做出来了。胶囊记忆合金也被选择应用于做成肠镜。基于SMA而设计成的钳装置也用来使胶囊在一个需要观测的点做长时间的观察，然而这个机器人能够包裹着十条缆线和一根空气管来进入从头到尾不少于一米的结肠。 这个SMA装置也被捆着能达到1.35w的电力供给，另一个无线电微型机器人也被DYMSYKIM Korea设计成功了。不幸的是，这个机器人尽管配备了电池也仅仅只能工作18分钟。 这则报告呈现了一个新型的无线电肠镜机器人的装置系统，这个机器人通过RF交流系统能远程控制和调节工作地点。机器人内部装有一个图像传感器和传输器，在这个装置里能收到实时现场的录像，被建立的无线电传输系统打破了许多其他装置电力不足的局限性。这个装置系统被分成2部分，身体内和身体外，身体内的是微型机器人，身体外的包括电力传输，录像接收器，RF交流器和工作地点。这个模块将在以下被讲述到。 微型机器人设计 A目标原则 像蚯蚓一样的外形适合人体柔滑的环境，它通过拉动前面的弧形和推动后面的弧形来前进，这个移动原则在图1中能够简单理解。 这个移动步骤如下描述 整个形体被内置在一个装备中 拉动弧形1，然后推动头舱，这样形成一个图像。 向前拉动弧形2，而且同时弧形1收回，弧形1形成一个图像 拉动弧形3，同时弧形2收回，弧形2形成一个图像 弧形3收回，弧形3和尾舱被推向前形成一个图像，机器人收回到装置里，这样就向前行进一步。 这个机器人通过重复以上程序不断向前进。通过翻转次序来向后移动，5个小弧形都有接头连接着，从而使整个过程灵活运行。 B 移动弧形的设计 移动弧形是以上程序中的关键部分，高效率的电动刷被选为前进的源动力，从而提供电能，提供3V电压产生0.3Nm的扭矩力，这个旋转的速度是1500rpm，发动机直径10mm长12mm。 三级齿轮的设计和制造是为了增加产出的扭矩力，这个齿轮模数0.2mm，一对锥形齿轮副齿数分别为8和19、减少的比率大约是13.4. 螺丝是通过旋转来转换成直线移动的。这个螺丝被安装在螺帽上，当电动机旋转时 带动动螺丝伸缩，当螺帽被移动到底部，反馈信号就通过交流传感器被传送到了MCU里。控制系统通过接头使发动机停止并改变方向。 图2显示了驾驶段有几部分组成，这个组装段直径11.5mm，长22mm，拉伸状态31mm，输出力矩在当前的3V电源电压下为1.2N消耗少超过100mA C舱容 头舱设计见图3，机器人安置在里面等待指令。一旦外面的装置被RF接收器收到，一个端点就被传送到了MCU,MCU通过 SPI；来读取数据以及分析收到的数据，然后它执行相关的命令，比如把机器人送到工作场所或控制发动机运行。 三个连续的SPDT，开关设计在发动机表面板上，来控制发动机运行的方向和停止，大片PCB板被电线紧紧的连接在一起。 这个电源接收器放在尾机舱，（如图4所示）用一个常规的满桥检测器和钳电容器来对感应AC电压检测和过滤到DC然后DC电压被放入可产出3v电压的调节器中。ZERER被用来控