移動旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動的微型管道機器人的研究.pdf

1、微型管道機器人是為了滿足管道檢測、維護任務而出現(xiàn)的。由于受到空間條件的限制，機器人的機械機構必須簡單可靠，而且驅(qū)動能量轉(zhuǎn)換效率高。磁控微型機器人正是滿足上述需要發(fā)展起來的。 磁控微型機器人的運動方式主要有以下幾種：游動式，旋進式，蠕動式。目前磁控微型管道機器人受機器人本體形狀和能源供給的限制，存在不能實現(xiàn)雙向行走、機器人本體會對管壁造成傷害、以及運動速度過慢等問題。 本文研究了一種表面不帶螺紋的膠囊型微型管道機器人，依靠

2、外部錐型的旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動機器人本體內(nèi)的釹鐵硼永磁體實現(xiàn)機器人的旋進式運動?；诤ツ坊羝澗€圈能夠產(chǎn)生均勻磁場及磁場矢量疊加原理，提出了利用軸線相互正交的兩組亥姆霍茲線圈與螺線管線圈組合形成組合驅(qū)動線圈，通過給兩組亥姆霍茲線圈通入一定幅值和頻率的交流電，螺線管線圈通入直流電形成錐型旋轉(zhuǎn)磁場，由錐形旋轉(zhuǎn)磁場實現(xiàn)對機器人的外部磁場驅(qū)動。 這是一種無纜驅(qū)動方式，其結(jié)構簡單，運動速度快，可以實現(xiàn)雙向運動，并且可以避免機器人本體與管壁接觸對管壁

3、造成傷害。 論文對機器人的本體設計、驅(qū)動磁場形成的原理、在建立線圈磁感應強度數(shù)學模型的基礎上對線圈設計所要考慮的磁場的品質(zhì)(磁場強度、磁場均勻度、功率損耗)等進行了分析，為組合線圈的優(yōu)化設計提供了依據(jù)，并用ANSYS軟件對設計的亥姆霍茲線圈進行了仿真，依據(jù)分析結(jié)果設計了組合驅(qū)動線圈實物。 最后通過一系列實驗驗證了機器人的運動性能。實驗結(jié)果表明，該機器人具有較好的運動性能。實現(xiàn)了基于錐型旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動的表面不帶螺紋的微型管道