磁控胶囊机器人运行平稳的参数优化设计

作者：胡冠昱; 梁亮^*; 刘煜

来源：机械科学与技术, 2022, 41(06): 862-868.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20200549

• 胶囊机器人
• 优化方法
• 均匀设计
• 运行平稳度
• 湍流强度

磁控胶囊机器人主要应用于人体肠道的诊断和治疗。根据永磁体法，设计制造了一套磁控胶囊机器人旋进时管内流体流场测量系统，采用CFD方法数值计算和PIV技术实验测量机器人周围流体涡量，数值计算和实验测量结果的变化趋势和大小基本相同。更进一步采用均匀设计数值模拟优化方法，数值计算管道直径、机器人平移速度、机器人转速和流体动力粘度对胶囊机器人运行平稳度(即以机器人周围流体湍流强度为指标)的影响规律，建立了胶囊机器人周围流体湍流强度一次回归模型。结果表明：胶囊机器人系统各类参数对机器人周围流体湍流强度的影响程度不同，其中，流体动力粘度>机器人平移速度≈机器人转速>管道直径的影响；胶囊机器人运行最为平稳时的各类参数组合为：管道直径为16 mm,机器人平移速度为0.02 m/s,机器人转速为90 r/min,粘液动力粘度为0.005 Pa·s。

• 单位
  机电工程学院; 长沙学院