本文提出了一种医用内窥检察系统的传感与主动介入技术,它是通过由压觉传感器、蠕动式柔性移动机构和基于形状记忆合金记忆效应的转向机构等构成的内窥检查机器人实现的.压觉传感器检测机器人与腔道壁之间作用力的大小和方位,为机器人提供避障、弯曲等信息,避免穿孔等医疗事故的发生;蠕动式柔性移动机构通过充入气体的膨胀橡胶囊与腔道壁接触,因而具有较好的柔软性;采用通电调节形状记忆合金元件的方法,可改变转向机构弯曲角度,以适应腔道的变化.因此,传感与主动介入技术对腔道组织损害程度极小,具有较高的安全性,还可减轻医务人员的工作强度,提高内窥检查的效率.

基于蠕动原理和误差补偿技术,用压电陶瓷作为动力源设计了一种精密直线驱动器.建立了驱动器的动力学模型,并制作了样机.试验表明:在计算机闭环控制下,该驱动器能够可靠地实现双向运动.在行程为1 mm时,定位精度达到±0.01 μm;有效驱动力为20 N.

为研制电流变液作为钳位介质的大行程高精度蠕动式进给机构，以压电陶瓷作为驱动元件，沸石／硅油型电流变液作为钳位介质，研制了蠕动式压电电流变液直线式进给机构样机，并利用计算机编程对机构的进给运动进行了控制，发现机构运动中存在负位移现象并研究了压电陶瓷驱动电压、电流变液钳位电压以及电流变液充放电时间对机构负位移的影响，建立了机构的动力学模型，对影响负位移大小的因素进行了定性探讨。结果表明，机构运动过程中，极板所受的作用力主要是钳位力、阻尼力和压电陶瓷的驱动力，增大钳位力，减小阻尼力，增大驱动力同时减缓驱动力的变化速率，对减小负位移有利。

为了解决小直径管道的探测问题,提高管道机器人的适用性,对气动柔性细长机器人进行了深入的分析和研究。通过对机器人在管道内的受力分析,建立机器人的力学方程;对机器人的拐弯特性进行分析,得到机器人的拐弯半径方程;针对机器人需要的负载,进行力学分析,得到机器人的负载方程。设计了一种气动柔性细长机器人,搭建管道实验环境进行机器人的摩擦力实验和拐弯实验;搭建负载实验环境进行负载实验。测试值与理论分析基本一致,说明了气动柔性细

微型泵作为集成微流体中不可或缺的元素,在过去20年间取得了很大的进展.基于真空负压驱动原理,研制了一种结构简单的蠕动式微型泵.微型泵由三层聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料构成(气路层,流路层,驱动薄膜层),并通过表面等离子体氧化处理技术实现了PDMS层之间的键合封装,其全部结构均采用激光器加工制作而成.蠕动驱动模式的关键在于利用气路周期性地传递负压力波,进而实现弹性薄膜的顺序变形,其中负压源通过电磁阀(EMV)进行通断控制.这种结构简化了常规蠕动泵模型中的复杂逻辑控制.实验结果表明在50kPa负压和30Hz驱动频率的条件下,获得的最佳流速为170 μL/min.

基于负压驱动原理研制了一种结构简单的蠕动微型泵。微型泵由3层聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料，构成气路层、驱动薄膜层和流路层，其全部结构均采用激光器加工制作而成，并通过表面等离子体氧化处理技术实现了各PDMS层之间的键合封装。该微型泵具有流速高、回流低、气泡耐受能力强，以及不伤害传送介质的特点。尤为重要的是，连接负压源的气路层通过PDMS薄膜能有效去除流路中的气泡，这是处理复杂流体样品时所期望的。通过对比前期微型泵的气路通道的流阻、常闭微阀的个数、负压压力和驱动频率等各项参数，获得了其性能参数。在50kPa负压和30Hz驱动频率的条件下，获得的最佳流速为600μL／min，这一流速参数可与正压气动型蠕动泵的流动性能相媲美。

运用仿生学原理,研究气动潜地机器人的工作原理和控制系统,论述其设计关键问题,介绍其特点和应用.