机械工程学报

作者：张永顺, 邢立君, 董海, 马钰璘

单位：大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室 大连 116024

关键词：胶囊机器人,低雷诺数,滑滚运动,动态性能；

基金：国家自然科学基金资助项目(61773084, 62173059)。

为实现双半球胶囊机器人的精准移位，胶囊必须具有慢速移位控制功能。然而，低转速的双半球胶囊慢速运动时，容易受到胃肠凸凹表面的干扰，胶囊姿态稳定性差，精准移位控制困难。为此，提出流体环境内胶囊滑滚驱动控制策略，即通过流体环境内胶囊的高速空转解决姿态稳定控制问题，并利用滑滚运动实现胶囊慢速精确移位。以低雷诺数流体理论和弹流润滑理论为基础，计算双半球胶囊在胃壁表面滑滚运动的流体力和力矩，建立滑滚驱动动力学模型，对胶囊滑滚速度特性进行分析。仿真及实验表明：低雷诺数流体环境下利用滑滚驱动策略实现双半球胶囊慢速稳定移位功能切实可行，滑滚速度可通过改变控制参数实现精确控制，显著提高了胶囊移位精度。研究为借助流体环境改善胶囊的动态性能提供了理论依据。

来源：2023年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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