基于生物安全性的无线能量传输系统接收线圈优化设计

分析了电磁生物安全性和人体内接收线圈温升安全性对无线能量传输系统的接收线圈设计带来的约束,建立了以能量传输效率为目标函数、以安全性和能量需求为约束条件的最优化模型,以实现接收线圈的优化设计.应用最优化模型对胶囊内窥镜的接收线圈进行优化设计,实验证明了该方法的可行性.
     

基于摩擦力控制结肠内窥镜机器人

为了提高肠道疾病主动诊断能力,研究了基于摩擦力控制的结肠微型机器人.摩擦力模型分析了肠道摩擦力控制因素,并利用实验模板和黏附制剂在体外肠道开展的摩擦力实验,验证了接触纹路和接触黏度对肠道摩擦力的影响.摩擦接触装置的研制综合考虑了肠道应用环境和摩擦力控制因素,最终装配在内窥镜机器人样机上实现了摩擦控制运动.实验结果表明：基于摩擦力控制内窥镜机器人样机能够适应不同的运动环境而实现有效的主动运动,且运动环境会对其运动速度产生不同影响.     

基于补偿算法的机器人型材自动划线和切割系统

工业机器人以其高重复精度，适应于复杂工作间而广泛应用于工业自动化生产领域。针对船用型材手工划线和切割操作的现状，研制了船用型材机器人自动划线和切割系统，实现了机器人柔性自动化系统在船体建造中的应用，解决了型材的机器人自动划线和切割。同时针对变形型材，提出了基于型材边缘变形曲线的图形坐标补偿算法，实现了变形条件下型材的正确划线和切割。实验验证了该机器人柔性自动化系统的要行性和高效性。     

胶囊内窥镜无线供能模块的研制

为了解决无线胶囊内窥镜电池供电不足的问题,研制了一种供能模块,在体外通过电磁感应方式为体内的胶囊内窥镜进行无线供能.针对胶囊内窥镜在人体内姿态的不确定以及微型化的特点和要求,设计、制作了合适的能量发射和接收装置,并通过实验对能量传输效果进行了验证.结果表明:当发射功率为18 W、在胶囊内窥镜姿态任意变化的情况下,无线供能模块能提供至少150mW的能量,且接收装置的空间尺寸仅φ10 mm×11 mm.在此基础上,研制出的胶囊内窥镜样机在离体实验中得到了清晰的猪小肠图像.     

基于场源离散化方法体内装置定位模型及验证

当前,体内微型介入式诊疗装置发展迅速,然而其在人体中的精确定位问题一直未得到很好地解决.提出了基于场源离散化方法的体内微型诊疗装置的交流激磁定位模型,从仿真和试验结果来看,本方法建立的电磁定位模型较其他定位模型相比更精确,更符合实际情况.因此,由该模型得到的体内微型装置的位置误差小,从而可以真正地满足微型诊疗装置在人体内的定位.     

蠕动式微机器人结肠镜系统及模型

研制了一种新型的基于蚯蚓蠕动原理的内窥镜机器人,可用于微创无创肠道诊疗.机器人直径和长度分别为9.5和120 mm,由自行研制的直线电磁驱动器驱动.详细介绍了样机的结构、运动原理和控制系统,建立了与爬坡能力相关的力学模型,给出了有效牵引的数学条件表达式,并对表达式的有效性进行了试验验证.建立了在粘弹性肠道中的受力模型,研究了牵引效率、临界步距,并进行了离体肠道试验.该研究为机器人结肠镜的临床应用奠定了基础.     

油/气管道检测机器人

在轮式和履带式机器人的基础上,设计开发了一种新的管内移动机器人.机器人的3组驱动轮沿圆周方向120°均布,在轴向截面内,前后两组驱动轮布置在同一组平行四边形机构上,驱动电动机通过蜗轮蜗杆副驱动3组驱动轮,调节电动机通过滚珠丝杠螺母副和压力传感器使3组驱动轮始终以稳定的正压力紧贴在管道内壁,使机器人具有充裕并且稳定的牵引力.该机器人机构紧凑,工作可靠,适用于管径为 400～650mm的管道.     

On-line Detection of Gas Pipeline Based on the Real-Time Algorithm and Network Technology with Robot

The detection system integrates control technology, network technology, video encoding and decoding, video transmission, multi-single chip microcomputer communication, database technology, computer software and robot technology. The robot can adaptively adjust its status according to diameter (from 400 mm to 650 mm) of pipeline. The maximum detection distance is up to 1 000 m. The method of video coding in the system is based on fractal transformation. The experiments show that the coding scheme is fast and good PSNR. The precision of on-line detection is up to 3% thickness of pipeline wall. The robot can also have a high precision of location up to 0.03 m. The control method is based on network and characterized by on-line and real-time. The experiment in real gas pipelineshows that the performance of the detection system is good.     

动态障碍物环境下移动机器人路径规划

以机器人基本避障碍策略与启发式动态规划法相结合的方法，研究了在障碍物轨迹已知的动态环境中机器人的路径规划问题，根据机器人与单个障碍物可能的碰撞情况，分别提出了几种避障碍,伙子目标和相应的速度。根据这些策略，在机器人当前视窗内，将形成一个策略树，采用启发式动态规划算法，依据时间和路径费用最小原则，找出一个最优策略集，即最优子目标集，这种规划方法大大缩小于机器人子目标搜索空间。     

胃肠动力诊查仪的无线通信系统仿真

根据胃肠动力诊查仪的无线通信特性,建立从胶囊发射器到体外数据接收存储器的无线通信信道的仿真模型.重点分析了信噪比和由于人体组织吸收所产生的损耗对通信性能的影响.把误帧率作为通信性能的评价标准,设计了动态编码协议,保证了系统通信的可靠性.仿真结果为胃肠动力诊查仪的无线通信系统的通信协议设计、信道编码设计等提供了参考依据.