微型腿式胶囊机器人的设计与分析

来源：机器人杂志2015年第2期北京时间：

作者：邵琪, 刘浩, 杨臻达, 王恒之, 李洪谊

摘要：针对目前主动式胶囊机器人存在的安全性和有效性问题，提出了一种基于伸缩和平移机构的腿式胶囊机器人．其中，伸缩机构采用微型连杆结构，平移结构采用丝杠－螺母结构．在空间位置、速度和输出力等约束条件下，对这两套驱动机构进行建模和分析，实现尺寸参数和电动机工作参数的优化．经过优化，伸展速度的范围为16.8mm/s～34.2mm/s，伸展力的范围为2.45N～0.44N，伸展效率的范围为92.8%～34.0%；而平移速度、平移推力和平移效率则基本保持恒定，分别为50mm/min、4.20N和50%．胶囊机器人驱动单元的长度和外径分别为33mm和16mm．最后，在离体猪结肠内测试该腿式胶囊平移机构机器人的性能，结果表明它可实现有效、安全的伸缩与平移运动，其平均速度可达25mm/min．

关键词：胶囊机器人, 微型机器人, 胃肠道机器人, 周向伸缩, 微型连杆结构