三軸亥姆霍茲線圈的物理特性及其應用的研究.pdf

1、很長時期以來，腸道疾病的患者承受著巨大的痛苦，隨著人們生活水平的提高，消化道醫(yī)療機器人這種具備無損診療能力的設備逐漸走入了人們的視野，世界上許多國家紛紛斥資對這種先進的醫(yī)療裝備進行研究。目前，膠囊機器人的研究正在從有纜驅動和被動蠕動向無纜驅動和主動控制的方向發(fā)展，膠囊機器人的研制成功將具有非凡的意義，它也將是臨床醫(yī)療史上一次重大的飛躍。
　　本文在磁驅動螺旋形膠囊機器人系列課題的研究的基礎上，研究了對膠囊機器人進行無纜驅動的空間萬

2、向磁場的產生機理，分析了磁場的均勻性，并對磁場的梯度等物理特性進行了分析和探討。通過數值分析得出了機器人在磁場中受到的磁場拉力，并由此解釋了驅動試驗中機器人的振動及其運動的不確定性等實驗現象的原因。
　　本文還從能量的角度分析了磁場空間能量的產生原理，討論了能量在電能、熱能、磁能和機械能這幾種形式之間的轉化過程。本文還分析了導致磁場能量分布產生變化的因素，并推導出了磁場能量的理論表達式，通過磁場能量的理論推導出了機器人所受到的磁力

3、矩的能量表達式。
　　此前設計的試驗用三維線圈的尺寸較小，線圈之間的空隙不能夠讓病人順利通過，只能用來做一些動物離體實驗。為了使磁場產生設備能夠勝任未來的臨床試驗，并使線圈消耗的功率最小，本文參考了人體工程學理論，通過多目標優(yōu)化的方法對線圈的結構參數進行了功耗優(yōu)化，設計了一種適合絕大部分病人體型的大尺寸三維線圈。
　　膠囊機器人找到腸道的病灶位置之后，需要針對病灶部位實施針對性的施藥治療，為了實現這一目的，本文在機器人內部設