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模拟动脉环境下介入诊疗机器人的研究

作　者: 王文权
导　师: 陈柏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 仿生学介入磁流变液 SMA弹簧 ADAMS 动脉 FLUENT
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 37次
引　用: 4次
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内容摘要

用于微创、无创手术的仿生介入诊疗机器人开发已经成为国际医疗器械行业的热门课题。本文基于腹足动物运动机理,介绍一种动脉内新型仿生介入机器人。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,该机器人利用直线步进电机模拟腹足动物足面肌肉的轴向波动。随着直线步进电机的伸张与收缩,机器人实现前进与后退。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及控制系统,并对机器人的转向机理进行了建模分析,利用ADAMS对机器人运行状况进行仿真分析。为分析流场对机器人的影响,论文首先建立了机器人模拟动脉环境数学模型及机器人在血管中的受力模型。之后,应用CFD软件包对有机器人介入的动脉血管进行流场分析,分析流场对机器人运行产生的影响和机器人的受力情况,并对几种外型结构的机器人受流场的影响进行比较分析,结果表明:机器人两端端面取为椭圆球长轴面时所受流体冲击力最小。为对机器人综合性能进行实验研究,构建了模拟动脉环境实验台,并对机器人的运动学及动力学性能进行了实验研究,结果表明,机器人驱动方法切实可行,能有效抗击流体冲击。

模拟动脉环境下介入诊疗机器人的研究

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