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年月润滑与密封
第期总第期. .
不同螺旋下医用微型机器人驱动机构的研究
胡忠文梁亮陈柏周银生
浙江大学机械系杭州
摘要:提出了一种结构简单的医用微型机器人的驱动机构;此种医用微型机器人能够在人体内腔中运行,同时利用
动压效应在其周围建立起动压润滑粘液膜,使机器人在人体内运行时不与内腔壁发生直接接触,避免了对人体有机组织
的损伤。医用机器人的驱动机构可采用矩形或锯齿形圆柱螺旋。详细分析计算并对比了两种螺旋下其运动特性参数的优
劣,并优化设计了医用机器人的各结构参数。
关键词:医用微型机器人;驱动机构;螺旋
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:———

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随着机器人技术和医疗技术的进步,医用机器人此本文研究了不同螺旋下,无损伤医用机器人结构参
帮助人们完成外科手术为患者解除痛苦已经是司空见数的优化设计。
惯的事情,它的运用主要包括:外科医疗手术的规划医用机器人的驱动机构
与仿真、机器人辅助外科手术、最小损伤外科、临场它是由一个右螺旋圆柱形微电机、一个左螺旋槽
感外科手术等。国外在这方面的研究起步较早,并已的圆柱体和一个柔性联轴器构成。当正向接通微电机
取得一些卓有成效的结果。近年来,国内医用机器人电源时,带左螺旋的圆柱体正转,带右螺旋槽的电机
的研究也越来越多,并取得了一些显著成绩。外壳反转,但两者产生的轴向摩擦牵引力方向相同,
人体内腔可看作一种柔性微型管道,目前国内外带动医用机器人前进;当反向接通微电机电源时,则
对进人人体内腔机器人的研究较多,且已研究出了多使医用机器人后退。示意图见图。
种能够在管道内行走的机构~。但这些机构作为医医用机器人的理主兰兰
用机器人进入人体内腔都直接与内腔壁接触,给患者论分析
带来不适和痛苦。日本等人一研究了一种理论分析表明,
靠外来磁场控制的医用机器人,但在柔性管道内行走当带螺旋槽的圆柱体
自适应性较差,控制方向和速度较困难。周银生在有粘液的人体内腔粘液/柱体/器电机/内腔壁/
等提出一种无损伤医用机器人,此种微型机器人内运转时,将迫使粘
能以悬浮方式进入人体内腔如肠道、食道等,这液产生轴向运动,此图医用微型机器人
样可避免对人体内腔有机组织造成损伤,从而可大大种轴向运动产生的反驱动机构示意图
减轻或消除患者的不适与痛苦。作用力将带动圆柱体沿轴向前进。由于医用机器人的
无损伤医用微型机器人在人体内腔中的悬浮方驱动机构全部由螺旋圆柱体构成,因此,当它旋转
式、运行速度和控制都与驱动机构的螺旋槽有关,因时,由于人体内腔内高粘度粘液所产生的动压效应作
用,将建立一层动压润滑粘液膜,使驱动机构处于悬
浮状态。这样当医用机器人进入内腔时,可避免与内
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联系人:胡忠文,—:.. 腔壁直接接触,从而可避免对人体内腔内部软组织造
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成擦伤或拉伤,减轻或消除患者的不适和痛苦。
纲轴向摩擦牵引力定义为, 。;其中为半
由于螺旋槽形状不同,则其产生的轴向摩擦牵引
力和动压润滑粘液膜厚度也不同。因此,有必要研究径间隙,