扩张-伸缩式机器人在肠道中的力学特性研究

摘要

目的 肠道机器人内镜是新一代肠道疾病诊疗设备,为了提高这类设备在肠道内自主运动的效率,本文研究了机器人运动机构与肠道之间的相互作用力对设备自主运动的影响.方法 针对扩张-伸缩式机器人的运动原理提出了两个模型,分别是扩张机构与肠道之间的力学模型、机器人机身与肠道之间的力学模型,并在猪体外肠道环境下开展了实验验证.结果 机器人机身与肠道之间的阻力在0.1～0.4N之间;扩张机构与肠道之间的阻力在0.1～1.8N之间,且与扩张直径成正比.扩张机构的扩张直径大于肠道直径超过10 mm后,扩张机构受到的肠道阻力将明显大于0.1～0.4 N,有利于有效驻留的产生.结论 这种利用腿式结构在肠道内产生力学差使机器人实现在肠道内自主运动的方式,以及腿式结构与肠道之间的力学可以为能对胃肠道机器人的设计提供参考.