用于胃肠道微型机器人的组合螺线管式无线能量发射系统研究

为保障胃肠道微型机器人在体内稳定、可靠工作,以扩大无线能量传输系统的工作范围、提高接收能量及其稳定性为目标,研究了新型组合螺线管式无线能量发射系统。通过有限元仿真分析,确定发射线圈的最佳结构及结构参数。基于最小传输能量要求及所提出的发射线圈性能评估指标,优化确定发射线圈的匝数。研制的发射线圈尺寸为50 cm×50 cm×42 cm,较传统的亥姆霍兹线圈在轴线方向上扩大了17 cm,可以更完整的覆盖人体胃肠道区域。实验结果表明,采用边长为12 mm的三维正交能量接收线圈,在发射线圈内任意位置及姿态下,负载接收能量超过660 mW。在发射线圈非边缘区域,接收能量的位置稳定度超过了80%,能够较好的满足为胃肠道微型机器人供能的实用要求。     

新型弹性缩放式人工肛门括约肌系统研究

为治疗肛门失禁问题,设计一种基于弹性缩放原理的新型人工肛门括约肌系统。弹性缩放式假体内壁嵌入超薄(0.208mm)生物压力传感器,感知假体开合程度,在体内控制单元的控制下,实现对肠道的精准咬合与释放;在假体闭合状态下,假体内嵌传感器实时感知肠道压力变化,根据此压力参数,系统智能识别便意并实现排便预警。括约肌系统设置体外便捷式遥控端,方便患者自主选择排便时间;系统采用经皮能量传输方式实现安全供能。开展了针对假体的力学实验,与血供安全力学分析,保证假体的缩放功能符合临床应用要求。进行3次离体实验,其结果验证了系统的控便稳定性并初步取得便意阈值。     

肠道驻留机构的设计和实验

研究并设计了一种微型肠道驻留机构以实现胃肠道机器人在人体肠道特殊环境下的有效驻留。该驻留机构采用径向伸出三组腿的方式实现扩张,扩张后三组腿仍然处于封闭状态,从而有效降低了肠道组织被夹住的风险。对驻留机构与肠道之间的相互作用进行了建模分析,并将驻留机构的驻留力分为库伦摩擦力和边缘阻力两部分,分析了其产生机理。通过实验测试了驻留机构的扩张力以及驻留力。实验结果表明:驻留机构的扩张力与理论分析较为接近,驻留力大小与肠道直径、驻留腿扩张直径以及驻留机构速度有关。当驻留腿的扩张直径为20~26mm时,驻留力大小为0.15~0.4N;当驻留腿扩张直径大于26mm时,驻留力迅速增加,为0.5~1.8N。设计的肠道驻留机构体积小、安全,可较好地适应肠道的生理环境,并为肠道诊疗微型机器人驻留机构的设计提供了一种新的思路。     

基于集合经验模态分解的人体结肠动力分析

针对目前临床上应用的便秘诊断措施有创且诊断效果不理想的问题,开展了基于无创检测设备获得胃肠道生理信息的研究。利用非线性分析方法分析人体结肠动力并找出正常人和便秘病人之间的区别,为临床诊断便秘提供参考。对8个正常人和10个便秘病人的结肠压力数据进行了分析。首先,通过阈值和集合经验模态分解(EEMD)有效滤除了结肠压力数据中的呼吸,咳嗽,电磁干扰等噪声;然后,提取了表征结肠动力的特征参数如结肠收缩频率,动力指数,平均收缩波峰值;最后,通过t检验比较了正常人和便秘病人结肠特征参数。结果显示:正常人和便秘病人的收缩频率,动力指数有明显统计不同(p0.05);然而,正常人和便秘病人的平均收缩波峰值没有明显统计差别。分析表明,收缩频率、动力指数可以区分正常人和便秘病人。     

胶囊内窥镜的无线能量传输系统优化设计

随着无线胶囊内窥镜的发展,无线能量传输技术越来越受到人们的关注.无线能量传输技术在应用过程受到尺寸、安全性等诸多因素的约束,如何在这些约束条件下设计安全、高效的无线能量传输系统是目前研究的重点.提出了磁场均匀度、频率稳定度、三维线圈姿态稳定度和接收能量均匀度等指标来综合评价能量传输系统性能,设计并实现了测试平台来测量这...     

计算机X射线影像（CR）图像质量原理和测试方法

针对计算机X射线影像（CR）扫描仪研发过程中对图像质量评价的需要,对CR图像质量原理进行了研究和归纳,并总结了一套测试方法。测试方法涵盖了CR图像质量中最常用的几个指标：空间分辨率、对比度分辨率、空间精度、图像噪声、CNR、量子探测效率（DQE）、MTF、伪影和擦除率等。根据这套测试方法对某CR原型机进行了验证,满足了设计和制作过程中对图像质量评价的需要。     

基于仿生学原理的六足微型机器人

介绍一种新的六足微型机器人的结构和控制，分析机器人的移动的原理。该机器人基于仿生学的原理，它的结构简单，设计独特，能前进和后退。对该机器人的样机进行试验，结果显示有较好的机动性能。     

多节履带式机器人系统组成和越障性能研究

针对核工业管道内壁检测中环境信息的实时获取需求,研制了结构紧凑的三节履带式越障机器人系统.该系统由控制端和机器人本体组成,以dsPIC芯片群为核心,实现了稳定的无线操控、电机间的协调动作和视频信息的实时采集,并设计了友好的用户操作界面.根据系统的机构特征,探讨了越障过程中姿态调整的稳定性和越障规划等问题.台阶攀爬、沟壑跨越和野外工作等实验结果表明,该机器人系统具备良好的越障性能.     

多传感器在线检测在高精度划线切割机器人系统中的应用

高精度型材划线切割机器人系统是应造船领域的型材的划线和切割而开发研制的 ,多传感器数据融合是该系统的关键技术之一 .因为造船中所使用的型材几乎完全都是变形的 ,为了提高划线和切割精度 ,在该系统中 ,建立了多传感器在线检测系统 ,引入了并行扩展式卡尔曼滤波的多传感器数据融合方法实现非线性的多传感器数据融合 .实验结果显示 ,多传感器数据融合可以有效的实现变形型材的在线检测 ,提高系统的测试精度和可靠性 ,该技术是实现型材的高精度划线和切割的保证     

基于MAS(Multi Agent System)的多机器人系统：协作多机器人学发展的一个重要方向

机器人的应用方式正在由部件式单元应用向系统式应用方向发展．这是实际应用的需 要,也是技术发展的必然趋势;相关技术如计算机网络技术的发展也为它的实现提供了相应 支持．多机器人协作理论问题必然也已经成为机器人学研究的一个热点,其中,分布式人工 智能（DAI）中的多智能体（代理）系统（MAS：Multi-agent System）理论已引起多机器 人 协作理论研究者的关注．本文即在揭示协作多机器人系统与MAS的内在联系的基础上,指出 基于MAS的协作多机器人系统是协作多机器人学发展的一个重要方向．