一种磁悬浮胶囊机器人试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，包括机架、驱动机器人、控制器、模拟肠道、肠道张紧机构、永久磁铁、第一肠道夹持器和第二肠道夹持器。驱动机器人上端固定于机架上，下端与安装板相连，安装板上设置有肠道张紧机构，肠道张紧机构与第一肠道夹持器相连，肠道张紧机构能够带动第一肠道夹持器滑动，肠道贯穿于肠道夹持器中且充满模拟肠液，永久磁铁带动胶囊机器人运动。通过控制器控制驱动机器人和永久磁铁，使胶囊机器人实现平移、旋转等多维运动，还能通过肠道张紧机构模拟肠道的蠕动和收缩，并能通过传感器获取胶囊机器人在运动过程中的相关数据参数，为胶囊机器人体内滞留和行走问题提供数据依据，可以通过实验减少对肠道的损伤。

A Test Device for Maglev Capsule Robot

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮胶囊机器人试验装置
本专利技术涉及医学试验装置的
，特别是涉及一种磁悬浮胶囊机器人试验装置。
技术介绍
微创和无创诊疗技术是人类医学发展的必然趋势和人类文明进步的永恒追求。胶囊机器人的专利技术为微创和无创诊疗技术提供了实际的应用技术，但无论是圆柱、腿式、外螺旋以及内螺旋的胶囊机器人，其在肠道内因肠道蠕动、肠液及肠壁的阻力、摩擦力等对胶囊机器人的运动的有直接的影响，如何控制胶囊机器人的运动、优化胶囊机器人的结构以及减小胶囊机器人对肠道的损伤，需要大量的实验来获得并验证。现有方法中采用胶囊机器人与测量丝固接的方式，测量胶囊机器人的受力，或电刺激法使得肠肌收缩并向前挤压机器人移动，或采用磁拖动导航，即外部永磁体驱动胶囊内镜中的内部永磁体作移动、大角度旋转和停滞运动，或旋转磁场法是指利用多组线圈产生空间旋转磁场来驱动胶囊机器人作旋进运动等。这些方法中胶囊机器人处于被动运动状态，难以获取胶囊机器人实际受力状况。而通过长丝固定胶囊机器人，通过移动肠道的方式来获得胶囊在弹性大、充满肠液的肠道内运行阻力，但未能模拟肠道蠕动状态。而且难以实现胶囊机器人的旋转和平移并存的运动情况，更无法得知胶囊机器人在肠道蠕动情形下的摩擦阻力的变化情况。目前国内外研究的胶囊机器人在肠道的中的运动、摩擦等问题的理论分析和实验研究都是基于无磁场控制环境，并且主要是针对在肠道无蠕动条件下常规圆柱机器人的平移运动，并未考虑胶囊机器人旋转和平移并存时，机器人摩擦阻力的变化情况，也没有模拟肠道蠕动，无法获取胶囊机器人与肠道黏弹性变形相关的摩擦力，与肠道蠕动相关的摩擦力，与润滑状态相关的肠液黏性摩擦阻力等因素，胶囊机器人摩擦阻力实验研究中也未加入肠道蠕动装置。然而胶囊机器人的优化和可控是胃肠道微创和无创诊疗技术的最重要评价指标，现有试验设备均无法满足实验需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，使磁悬浮胶囊机器人在模拟蠕动的肠道中得以模拟运行，且运行状态可控，运动过程中的摩擦力、阻力等相关数据可以获取。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，包括机架、驱动机器人、控制器、模拟肠道、肠道张紧机构、永久磁铁、第一肠道夹持器和第二肠道夹持器；所述模拟肠道用于填充模拟肠液；所述机架为矩形框架，所述矩形框架设置有顶面和底面；所述驱动机器人的上端与所述顶面铰接，所述驱动机器人的下端与一安装板连接，所述驱动机器人能够驱动所述安装板平移和旋转；所述安装板上设置有所述肠道张紧机构，所述肠道张紧机构与所述第一肠道夹持器相连，所述肠道张紧机构能够带动所述第一肠道夹持器滑动；所述第二肠道夹持器与所述安装板连接，所述模拟肠道穿设于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器内；胶囊机器人的两端设置有磁悬轴，所述胶囊机器人的中部设置有旋转磁铁，所述胶囊机器人设置于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器之间的所述模拟肠道内，所述胶囊机器人上设置有传感器；所述永久磁铁与所述磁悬轴和所述旋转磁铁分别相匹配，所述永久磁铁能够控制所述胶囊机器人平移和旋转；所述控制器设置于所述底面上，所述控制器与所述胶囊机器人、所述传感器和驱动机器人电连接，所述控制器能够控制所述胶囊机器人的运动。优选的，所述永久磁铁包括旋转永久磁铁和平移永久磁铁，所述旋转永久磁铁与一旋转电机连接，所述旋转电机的转轴与所述第二肠道夹持器的连接杆转动连接，所述旋转永久磁铁与所述胶囊机器人中部的旋转磁铁相匹配；所述平移永久磁铁为两对，每对所述平移永久磁铁通过一短轴相连且固定于所述所述第一肠道夹持器上，所述平移永久磁铁设置于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器之间且与所述胶囊机器人两端的磁悬轴相匹配。优选的，所述肠道张紧机构为曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构包括电机、曲轴、连杆和滑块，所述安装板上设置有所述电机，所述电机的轴与所述曲轴的一端连接，所述曲轴的另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与所述滑块连接，所述滑块与所述安装板上设置的滑块槽相匹配，所述滑块与所述第一肠道夹持器连接。优选的，所述曲柄滑块机构替换为偏心滑块机构，所述偏心滑块机构包括依次连接的电机、偏心轮、连杆和滑块，所述滑块与所述安装板上设置的滑块槽相匹配，所述滑块与所述第一肠道夹持器连接。优选的，所述滑块的移动速度为0.5-2.0cm/s。优选的，所述第一肠道夹持器和第二肠道夹持器均包括相互连接的连接杆和夹持部，所述夹持部包括筒状外壁和弹性内壁，所述筒状外壁和所述弹性内壁的两端相对应的密封连接，所述筒状外壁上设置进气口和抽气口。优选的，所述驱动机器人为六自由度并联机器人或六自由度串联机器人或多自由度直角坐标机器人。优选的，所述磁悬轴的端部上设置有微型应变传感器，所述旋转磁铁的表面上设置有微型靶式传感器，所述微型应变传感器和所述微型靶式传感器与所述控制器相连。优选的，所述模拟肠道的两端分别穿过一固定座且与一模拟肠液容器相连通，所述固定座上设置有单向阀，所述固定座和所述模拟肠液容器均设置于所述底面上。优选的，所述模拟肠道一端连接有水泵，所述水泵与所述控制器电连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术通过使用驱动机器人和永久磁铁控制胶囊机器人实现平移、旋转等多维运动，还能够模拟肠道的蠕动和收缩，并能通过传感器获取胶囊机器人在运动过程中的相关数据参数，为胶囊机器人体内滞留和行走问题提供数据依据，可以通过实验减少对肠道的损伤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术磁悬浮胶囊机器人试验装置的结构示意图一；图2为本专利技术磁悬浮胶囊机器人试验装置的原理结构图；图3为本专利技术磁悬浮胶囊机器人试验装置的结构示意图二；图4为本专利技术磁悬浮胶囊机器人试验装置的结构示意图三；图5为本专利技术磁悬浮胶囊机器人试验装置的局部结构放大图一；图6为本专利技术中肠道张紧机构的结构示意图；图7为本专利技术中曲柄连杆机构的结构示意图；图8为本专利技术中第一肠道夹持器及第二肠道夹持器的结构示意图；其中：1-机架，2-驱动机器人，3-肠道张紧机构，4-模拟肠道，5-胶囊机器人，6-第一肠道夹持器，7-第二肠道夹持器，8-控制器，9-顶面，10-底面，11-液压杆，12-安装板，13-电机，14-曲轴，15-连杆，16-滑块，17-固定座，18-模拟肠液容器，19-磁悬轴，20-旋转磁铁，21-平移永久磁铁，22-旋转永久磁铁，23-旋转电机，24-筒状外壁，25-弹性内壁，26-进气口，27-抽气口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，以解决现有技术存在的问题，使磁悬浮胶囊机器人在模拟蠕动的肠道中得以模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，其特征在于：包括机架、驱动机器人、控制器、模拟肠道、肠道张紧机构、永久磁铁、第一肠道夹持器和第二肠道夹持器；所述模拟肠道用于填充模拟肠液；所述机架为矩形框架，所述矩形框架设置有顶面和底面；所述驱动机器人的上端与所述顶面铰接，所述驱动机器人的下端与一安装板连接，所述驱动机器人能够驱动所述安装板平移和旋转；所述安装板上设置有所述肠道张紧机构，所述肠道张紧机构与所述第一肠道夹持器相连，所述肠道张紧机构能够带动所述第一肠道夹持器滑动；所述第二肠道夹持器与所述安装板连接，所述模拟肠道穿设于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器内；胶囊机器人的两端设置有磁悬轴，所述胶囊机器人的中部设置有旋转磁铁，所述胶囊机器人设置于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器之间的所述模拟肠道内，所述胶囊机器人上设置有传感器；所述永久磁铁与所述磁悬轴和所述旋转磁铁分别相匹配，所述永久磁铁能够控制所述胶囊机器人平移和旋转；所述控制器设置于所述底面上，所述控制器与所述胶囊机器人、所述传感器和驱动机器人电连接，所述控制器能够控制所述胶囊机器人的运动。

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮胶囊机器人试验装置，其特征在于：包括机架、驱动机器人、控制器、模拟肠道、肠道张紧机构、永久磁铁、第一肠道夹持器和第二肠道夹持器；所述模拟肠道用于填充模拟肠液；所述机架为矩形框架，所述矩形框架设置有顶面和底面；所述驱动机器人的上端与所述顶面铰接，所述驱动机器人的下端与一安装板连接，所述驱动机器人能够驱动所述安装板平移和旋转；所述安装板上设置有所述肠道张紧机构，所述肠道张紧机构与所述第一肠道夹持器相连，所述肠道张紧机构能够带动所述第一肠道夹持器滑动；所述第二肠道夹持器与所述安装板连接，所述模拟肠道穿设于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器内；胶囊机器人的两端设置有磁悬轴，所述胶囊机器人的中部设置有旋转磁铁，所述胶囊机器人设置于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器之间的所述模拟肠道内，所述胶囊机器人上设置有传感器；所述永久磁铁与所述磁悬轴和所述旋转磁铁分别相匹配，所述永久磁铁能够控制所述胶囊机器人平移和旋转；所述控制器设置于所述底面上，所述控制器与所述胶囊机器人、所述传感器和驱动机器人电连接，所述控制器能够控制所述胶囊机器人的运动。2.根据权利要求1所述的磁悬浮胶囊机器人试验装置，其特征在于：所述永久磁铁包括旋转永久磁铁和平移永久磁铁，所述旋转永久磁铁与一旋转电机连接，所述旋转电机的转轴与所述第二肠道夹持器的连接杆转动连接，所述旋转永久磁铁与所述胶囊机器人中部的旋转磁铁相匹配；所述平移永久磁铁为两对，每对所述平移永久磁铁通过一短轴相连且固定于所述第一肠道夹持器上，所述平移永久磁铁设置于所述第一肠道夹持器和所述第二肠道夹持器之间且与所述胶囊机器人两端的磁悬轴相匹配。3.根据权利要求1所述的磁悬浮胶囊机器人试验装置，其特征在于：所述肠道张紧机构为曲柄滑块机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许焰，唐勇，梁亮，朱宗铭，彭正乔，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43