用于肠道检查的微小型蠕动机器人

基于蚯蚓运动原理研制了一种用于肠道检查的新型微小机器人，它采用步进电机作为驱动源，驱动力大，易于控制．介绍了该机器人的机体构造和运动原理，建立了力学模型并作了相应分析，详细阐述了系统的控制组成和软件设计，讨论了在不同材质、不同倾角管道内的驱动性能试验．结果表明：该微小型机器人运行可靠、平稳，有一定的爬坡能力．该研究为肠道检查机器人系统的实际应用奠定了基础．     

新型医用微型机器人特性参数的研究

提出了一种新型的医用微型机器人,进入人体时,不和人体发生直接接触.通过建立机器人和环境的数学模型,利用有限元方法求解其中的N-S方程,得出肠道中微型机器人的各种主要设计参数与机器人的驱动力和形成的最小润滑膜厚度关系曲线.分析了特性参数对机器人运行时驱动力的影响,实验测试了机器人在不同黏度的黏液下运行的速度,最后讨论了机器人的设计准则.     

步态训练机器人控制系统仿真研究

步态训练机器人是一种可以模拟在不同路况下行走的机器人．针对控制系统能够适应不同路况的要求,设计了一种适应负载、速度变化的变参数PID控制器,并建立了控制系统模型．在MATLAB环境下,对控制系统进行了仿真分析．仿真结果表明,平地行走、上楼梯和下楼梯3种步态轨迹的跟踪曲线均具有良好的运行特性;控制器适应了速度、负载变化的影响,满足机器人对不同路况模拟的各项要求．该研究为步态训练机器人对不同路况的进一步模拟研究奠定了基础．     

脉动流场中血管微型机器人的运行研究

研究一种应用于人体血管的新型螺旋式微型机器人.利用机器人机体内外表面不同旋向的螺旋槽和在液体环境中不同转向的高速旋转,实现机器人的悬浮式快速运行.在模拟人体主动脉的脉动流场环境下,运用计算流体力学(CFD)方法数值研究螺旋机器人在一定的运行速度下,机器人内外螺旋的轴向驱动力、轴向力矩以及机器人对血管壁的压力,并且分析机体的内外转速和机器人运行速度对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响.研究结果表明:血管壁所受最大压力和机器人内外螺旋轴向驱动力变化基本和血流速度变化趋势一致,机体外螺旋所受轴向力矩为负值,机体内螺旋所受轴向力矩为正值;随着机体内外转速的增加,血管壁所受最大压力和机器人的轴向驱动力都随之增大,机体外螺旋转速的增加更有利于机器人轴向驱动力的增大;随着机器人运行速度的增大,机器人轴向驱动力先增大,当运行速度达到一定值时,机器人轴向驱动力又随之减小.实验证明这种螺旋机器人可以在顺流和逆流的流体环境中运行.     

管内检测机器人在水平直管内运动的数值研究

采用计算流体力学和动网格技术，数值模拟了单节管内检测机器人在水平直管内从静止到匀速运动这一过程，得到了这一运动过程中机器人的运动规律。计算中将机器人作为运动边界，其受力由当前流场信息来获得，再根据受力来计算机器人的运动速度和前进距离，因边界运动而变化的计算区域根据新的边界条件用弹性变形和网格局部重构技术来更新。不同质量机器人在不同摩擦力下运动规律的计算结果表明，质量只影响机器人达到稳定运动的时间，而摩擦力会影响机器人的稳定运动速度和达到稳定运动的时间。计算结果与实验结果比较吻合，说明动网格技术模拟机器人的运动过程可以为机器人的外形设计、速度控制研究以及操作运行提供参考。     

电磁型微小管道机器人的研究

针对微小空间、微小管道实时探测的要求,研制成电磁驱动微小型管道机器人样机,对样机的移动机理及动作过程作了具体分析,并对影响机器人运行速度及步距大小的几个因素（如激励电压的幅值和频率、机器人驱动机构与地面的摩擦情况等）进行了分析讨论．最后给出了微小型管道机器人在不同材质表面上驱动运动的实验结果．试验结果表明,电磁驱动微小型机器人不仅能在上述材质表面上完成各项设定操作,并有足够的驱动力输出．     

管道形轮腿式月球探测机器人的运动学建模

针对月球的微重力特性、地形的不连续性、部分驱动轮打滑、部分车轮短时间离开地面甚至机器人发生侧翻的复杂情况，用移动机器人在不同时刻不同斜面上的运动学模型组成机器人在崎岖不平地面上行驶的复合运动学模型的方法(TPCM)，为管道形轮腿式月球探测机器人(PWLER)建立了正向和逆向运动学模型．运用正向运动学模型，根据PWLER各驱动轮的转速可估算出机器人相对于绝对坐标系的位置和姿态．运用逆向运动学模型，根据PWLER期望的前进速度和转弯半径可确定出各驱动轮的速度．从而为PWLER在三维地形上的自主导航和路径跟踪提供了理论依据。     

花瓣型胶囊机器人空间转弯磁矩研究

为降低对肠道的扭曲作用,提出一种扭转力矩效应花瓣型胶囊机器人,实现了机器人与肠道隔离.对弯曲环境约束下的机器人运动学进行分析,建立万向旋转磁矢量空间磁力矩模型.为了实现胶囊机器人转弯时的流体扭转力矩在线检测,提出一种弯曲环境内临界耦合转弯磁矩检测方法,以俯仰力矩为目标函数,通过主要目标法对转差角和水平夹角进行优化.研究结果表明:在一定水平夹角和转差角范围内,机器人俯仰力矩均减小,降低了机器人摆动,提高了转弯稳定性;该机器人显著减小了转弯时对肠道的扭曲作用,提高了非接触驱动性能和肠道内驱动安全性.     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

国内科技期刊亮点

我国科学家的新探索——让胶囊机器人在人肠道内行走通过吞咽,可在人肠道内以螺旋方式行走的胶囊医疗微型机器人的研究有了突破性进展。目前我国科学家已研制出样机,并在离体     

泳动式微型管道机器人的设计及运动分析

以NdFeB磁铁为驱动器设计了仿生游动微型机器人.其作业原理是通过改变时变振荡磁场的驱动频率,控制嵌入机器人头部NdFeB的运动,时变振荡磁场能转换成机器人头部摆动的机械能带动铜薄膜尾翼产生波动,进而与液体耦合产生推力控制机器人运动.最后分析了尾翼的频率方程和振型函数新的解析表达式.     

黄鳝SOD，AKP，补体C3、C4组织分布研究

以在水温28±3℃下饲养的黄鳝(Monopterus ablus)(37.35±0.89 g)为研究对象,以酶学方法研究黄鳝不同免疫组织(血液、体表粘液、肝脏、肠道、肾脏、脾脏)中非特异性免疫相关酶(超氧化物歧化酶(SOD)、酸性和碱性磷酸酶(ACP、AKP)、补体C3、C4)的分布情况。研究结果显示,组织中SOD活性依次为;肝脏>肾脏、脾脏>粘液>肠道>血液(P<0.05);ACP活性依次为:脾脏>肾脏>肝脏>肠道>血液、粘液;AKP活性依次为:肾脏>肝脏>脾脏>肠道>粘液>血液;补体C3的含量依次为:肝脏>肾脏>脾脏>肠道>血液、粘液;补体C4的含量依次为:肝脏>脾脏>肾脏>肠道>血液、粘液。由此可见,超氧化物歧化酶和补体C3、C4主要分布于肝脏中,碱性磷酸酶主要分布于肾脏中,酸性磷酸酶主要分布于脾脏中;而各种非特异性酶和物质在肠道、血液和粘液中也均有少量分布。     

微小步行爬壁机器人的电磁直接驱动方式

研究了利用两组电磁力交互作用,直接驱动微小步行爬壁机器人的方法,分析了单层驱动方式、双层驱动方式和差动式驱动方式的原理,并进行了三种驱动方式的对比实验,为微小步行爬壁机器人驱动装置的设计与研制奠定了基础。     

Study of an inchworm-like micro-robot

A micro-robot with 4 DOFs is presented in this paper. An inchworm-like biped mechanical structure is selected with the advantages of small size and minimal weight. It can walk on wall as an inchworm with two different locomotion modes such as crawling and overturn. With rotation mode, this robot can change it＇ s motion direction. The robot can also transit between different surfaces. The kinematics model of the robot has been analyzed. A DSP based embedded controller is used for minimal power consumption and efficient control. The micro-robot can move flexibly and fit complicated un-structural environment well.     

Micro-robot design based on swimming mechanism of bacterial flagella

Nanomachines are controllable machines at the nano meter or molecular scale that are composed of nano-scale components. They have their own mechanochemistry, dynamics, workspace, and usability and are composed of natures building blocks: namely proteins, DNA, and other compounds. Some bacteria (i. e. Escherichia coli) swim by rotating helical flagella. The structure and motion character of the flagellum are introduced. Through the study, a micro-robot was designed and its mechanical structure was explained in this paper. In the future, the bionic micro-robot is expected tobe built, which can travel inside the human body and carry out a host of complex operations such as minimally invasive surgery, highly localized drug delivery, and screening for diseases that are in their very early stages. It is important to medicine and could be applied in other areas, including space exploration, electronics and military.     

九孔鲍消化道组织学的初步研究

对九孔鲍消化道各段的组织学,观察表明,其消化管壁一般由粘膜层,粘膜下层,肌层和外膜四层组成,除口,咽局部为立方上皮外,其余各段的粘膜上皮均为单层柱状上皮,且含有三种类型的细胞,柱状上皮细胞,分布于整个消化道内燃,构成粘膜上皮的主体,其高度范围,排列疏密因部位不同而异,杯状细胞,主要分布于吻,口,咽,食道后段及直;颗粒状腺细胞,分布在除吻以外的消化道粘膜上皮内,胞浆中含有嗜酸性颗粒,肌层在吻,口和咽壁发达,而在食道,胃和肠壁较薄。     

基于快速转弯微小机器人系统的研究

介绍了一种基于尺蠖运动原理的能实现快速转弯的微小机器人系统,并对机器人进行了设计和制作,组装了实验用机器人样机,通过AT89C52单片机及其外围驱动控制电路对机器人行走和位置信号的产生进行控制,并通过二维PSD对微机器人的三维位置进行检测,取得了与理论一致的结果.实现了对该机器人的行走运动和位置检测控制的功能,为对该类机器人的进一步研究提供了一个新的思路.     

Micro-robot design based on swimming mechanism of bacterial flagella

Nanomachines are controllable machines at the nano meter or molecular scale that are composed of nanoscale components. They have their own mechanochemistry, dynamics, workspace, and usability and are composed of natures building blocks: namely proteins, DNA, and other compounds. Some bacteria (i. e. Escherichia coli) swim by rotating helical flagella. The structure and motion character of the flagellum are introduced. Through the study, a microrobot was designed and its mechanical structure was explained in this paper. In the future, the bionic microrobot is expected tobe built, which can travel inside the human body and carry out a host of complex operations such as minimally invasive surgery, highly localized drug delivery, and screening for diseases that are in their very early stages. It is important to medicine and could be applied in other areas, including space exploration, electronics and military.     

过度训练动物模型的建立及过度训练状态下大鼠肠粘膜病理性变化的研究

为阐明过度训练状态下肠粘膜超微结构和免疫的病理性变化及其发生机制,采用建立一般训练和过度训练大鼠模型,应用形态学手段和分子生化技术,结合免疫组化和图像分析方法,对训练后两组大鼠肠道粘膜的超微结构、脂质过氧化反应产物丙二醛（MDA）、还原型谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）和粘膜IgA的产生及含量作定位和定量研究.结果表明,第4周末,一般训练组和过度训练组大鼠肠道粘膜的超微结构、MDA和GSH含量、SOD活性和粘膜IgA水平未见异常改变（p>0.05）.但是第8周末过度训练组电境下见肠道粘膜超微结构明显改变,MDA含量明显升高,GSH含量和SOD活性明显降低;第8周末,IgA浆细胞计数及其平均吸光度,以及粘液IgA水平均显著低于对照组（p<0.01）.结果提示过度训练可以引起肠道粘膜超微结构和IgA屏障结构改变,这些改变可能与肠粘膜自由基损伤有关.     

Micro-robot design based on swimming mechanism of bacterial flagella

Nanomachines are controllable machines at the nano meter or molecular scale that are composed of nano-scale components.They have their own mechanochemistry,dynamics,workspace,and usability and are composed of nature's building blocks:namely proteins,DNA,and other compounds.Some bacteria(i.e.Escherichia coli)swim by rotating helical flagella.The structure and motion character of the flagellum are introduced.Through the study,a micro-robot was designed and its mechanical structure was explained in this paper....