胶囊机器人的柔顺钳设计与性能分析

作     者：吴瑞莹 甘中学 欧阳春 胡林强 张宏达 WU Ruiying;GAN Zhongxue;OUYANG Chun;HU Linqiang;ZHANG Hongda

作者机构：复旦大学工程与应用技术研究院上海200433 

出 版 物：《传感器与微系统》 (Transducer and Microsystem Technologies)

年 卷 期：2023年第42卷第6期

页      面：70-73页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(62201156) 上海市科技重大专项项目(2021SHZDZX0103) 

主　　题：胶囊机器人活检 柔顺钳 双稳态特性 伪刚体模型 

摘      要：针对胶囊机器人活检钳中零部件数量多、装配复杂的问题,提出了一种基于柔顺双稳态机构理论的柔顺钳。利用伪刚体模型对柔顺钳的双稳态特性进行理论分析,并设计有限元仿真与样机测试试验。在厚板夹持试验中,柔顺钳由开到闭切换,产生0.95 N的静态夹持力峰值,利于对组织破坏后夹取。通过有限元仿真模拟了不同铰链参数对柔顺钳双稳态特性的影响,其双稳态特性随着铰链厚度t的增大而先增大后减小直至消失。组织交互仿真试验中,柔顺钳有双稳态特性,组织所受最大等效应力在0.563~1.235 MPa范围;柔顺钳失去双稳态特性后,组织所受最大等效应力在0.230~0.403 MPa范围。该柔顺钳的结构简单,对组织有更大的破坏应力,为胶囊机器人活检提供新的思路。