谐振式纤毛结构肠道内窥机器人运动机理研究与实现

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

61105106

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

李伟达

完成单位：

苏州大学

中文关键词：

肠道内窥镜; 双压电膜; 谐振驱动; 纤毛结构;

其他语种关键词：

intestine endoscope; piezoelectric bimorph; resonant drive; ciliary structure

项目类型：

青年科学基金项目

语种：

中文

开始日期：

2012-01-01

结束日期：

2014-12-31

中文摘要：

面向肠道疾病诊疗对主动式胶囊内窥镜的需求，结合该领域的研究现状，本项目针对肠道内窥机器人展开研究。首先进行肠道环境下纤毛结构非对称摩擦特性与内窥机器人驱动方法研究，建立肠道内壁与微尺度纤毛间的三维接触-滑移模型，研究基于纤毛往复振动的内窥镜机器人驱动方法。然后提出一种压电驱动的谐振式纤毛结构内窥机器人构型，建立压电振子、外壳、微纤毛在肠道环境非线性约束下的系统本构模型，以能量传动效率为指标，对压电振子的拓扑结构、纤毛的刚度、长度、开合角等结构参数进行优化，并综合考虑相关制造工艺，设计谐振式纤毛结构内窥机器人的结构。其次，把机器人机构与嵌入式低能耗微型控制系统、能量供给和无线通信单元等集成，研制内窥机器人样机。最后建立离体实验平台，对样机的运动速度、能耗等指标进行测试，验证理论分析的正确性与设计、优化的有效性，并搭建体外人机交互终端及动物活体实验平台，进行活体实验。