国家自然科学基金(51075209)
- 作品数：26 被引量：73H指数：5
- 相关作者：陈柏吴洪涛梁亮陈笋冯春更多>>
- 相关机构：南京航空航天大学长沙学院上海交通大学医学院附属新华医院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金江苏省自然科学基金江苏省产学研联合创新资金项目更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术机械工程农业科学轻工技术与工程更多>>
- 内外螺旋管道机器人性能分析和结构参数优化
- 2013年
- 数值比较了内外螺旋机器人、单节外螺旋机器人和双节外螺旋机器人的轴向推进力、管道壁所受最大压力、液体对机器人的承载力和液体对机器人周向阻力矩与其外壳转速的关系,分析了内螺旋转速和外螺旋转速的变化对机器人轴向推进力的影响以及机器人外螺旋槽结构参数(槽口宽a2、槽底宽b2、倾角α2、螺旋槽槽深h2、螺纹升角Φ2和螺纹线数n2)对机器人轴向推进力的影响,并运用正交试验优化方法优化了外螺旋槽结构参数组合。结果表明:内外螺旋机器人单位有效体积的推进力和液体对其的承载力最大;外螺旋参数的变化对机器人性能的影响远大于内螺旋参数的变化对机器人性能的影响;机器人外螺旋槽结构参数和机器人轴向推进力成非线性关系。在管道直径和机器人内外径确定的条件下,一组最优的外螺旋槽结构参数组合为:a2=1.25mm,b2=0.75mm,α2=70°,h2=0.8mm,Φ2=30°,n2=10。
- 梁亮朱宗铭胡冠昱唐勇陈柏许焰
- 关键词：管道机器人结构参数
- 一种内螺旋管道机器人被引量：5
- 2014年
- 提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人)。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。
- 梁亮江华唐勇陈柏段想平
- 关键词：管道机器人计算流体力学
- 3-RRR球面并联机构的工作空间分析及结构优化被引量：6
- 2015年
- 根据Kutzbach-Grübler修正公式分析了球面3-RRR并联机构的自由度个数以及性质,采用哈密顿"四元数"对关节矢量进行描述并建立了逆运动学数学模型,找出了动平台运动时连杆之间、连杆与电机主轴相互之间的碰撞干涉条件。根据运动学逆解以及碰撞干涉条件,基于Mathematica软件完成了可达工作空间的分析,绘制了球面并联机构的工作空间形状,给出了工作空间的极限位置。以工作空间的最大化为目标对并联机构进行了结构优化设计,使动平台实现了完整的球面工作空间。
- 王超群高踔陈柏吴洪涛
- 关键词：结构优化
- 绳驱动介入式主动导管的建模与仿真被引量：1
- 2012年
- 针对现有介入导管能动性差、操作困难、盲区多的问题,提出了一种动力外置的绳驱动主动弯曲介入导管设计方案。建立了介入式主动导管三维实体模型,利用D-H参数法和几何分析方法建立了主动头端正反运动学数学模型,并基于Mathematica软件对主动导管进行了仿真分析。仿真分析结果表明了所建立数学模型的合理性与普适性。
- 张健陈柏王卫东陈笋
- 关键词：绳驱动运动学
- 基于旋量理论的主动介入导管运动学研究
- 2014年
- 针对介入手术操作环境几何特征各异的特点,为提高介入设备的通用性,提出一种由记忆合金丝SMA(shape memory alloy)与绳索混合驱动的模块化主动介入导管机器人。采用旋量理论和指数积POE(product of exponentials formula)方法推导建立了3关节主动介入导管运动数学模型,对介入导管机器人的工作空间及运动仿真分析,结果验证了所建立运动学模型的正确性。所采用方法大大降低了多节主动介入导管运动学模型的复杂性,为介入导管机器人的实际应用奠定了理论基础。
- 张健陈柏陈笋耿令波吴洪涛
- 关键词：运动学运动仿真
- 一种四螺旋管道机器人的运行特性被引量：2
- 2015年
- 基于提出的一种尾部带四个螺旋体的管道机器人,建立机器人运行时管道内流体的动力学方程,运用计算流体力学方法,数值分析得到当机器人尾部四个螺旋体螺旋方向交替变化,并且不同旋向的螺旋体转向也不同时,四个螺旋体将形成一致的轴向力和平衡的径向力,使得机器人平衡轴向前进;当机器人尾部四个螺旋体螺旋方向和旋转方向都相同时,四个螺旋体将形成一致的轴向力和一定的周向转矩,使得机器人旋转轴向前进。上述研究表明,该类多螺旋机器人适用于人体内腔等管道完成检查和疏通等功能。
- 梁亮郭振华唐瑞祥唐勇陈柏
- 关键词：管道机器人计算流体力学运行特性
- 一种新型血管机器人的研究被引量：6
- 2011年
- 提出了一种新型血管螺旋式微型机器人。该机器人利用其机体的内外螺旋槽,通过在液体环境中高速旋转实现悬浮式运行。在模拟人体主动脉的脉动流场下,数值计算了螺旋机器人以20mm/s速度运行时的机器人轴向驱动力和血管壁所受压力,并分析了血液参数对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响。结果表明:随着血液密度和黏度的增大,机器人轴向驱动力和血管壁所受最大压力都随之增大。实验验证了所提出的机器人可在脉动流环境中做顺向和逆向前进。
- 唐勇梁亮陈柏朱宗铭
- 关键词：脉动流内窥镜手术
- 血管介入手术中的柔性虚拟力触觉系统研究被引量：4
- 2014年
- 随着微创手术的发展,虚拟手术的应用前景越来越广阔.力反馈作为虚拟手术的核心技术,其实现的效果直接影响了虚拟手术的沉浸感.通过对经典包围盒碰撞检测算法进行研究比对,选择了球包围盒的碰撞检测算法,并建立了精确的反馈力计算模型,实现了介入血管中的柔性碰撞仿真.该仿真具有很高的实时性和精度.
- 冯安洋陈笋陈柏耿令波吴洪涛
- 关键词：虚拟现实力反馈实时性
- 一种四螺旋管道机器人的转向分析被引量：5
- 2015年
- 基于提出的一种尾部带4个螺旋体的管道机器人,建立机器人运行时管道内流体的动力学方程,运用计算流体力学方法,数值分析当机器人尾部4个螺旋体螺旋方向左旋和右旋交替,旋转方向顺时针和逆时针交替时,机器人的轴向推进力和周向转矩等机器人性能指标。当该机器人需要转向时,计算设计了机器人尾部4个螺旋体的旋转方向组合。上述研究表明,这类多螺旋管道机器人可以实现任意转向。
- 梁亮郭振华朱宗铭陈柏
- 关键词：管道机器人计算流体力学
- 3PRRR并联机构的设计与优化被引量：2
- 2015年
- 对一种空间3自由度并联机构(3PRRR)进行设计与优化,该机构是由一个动平台与一个静平台通过3个结构相同的移动副-转动副-转动副-转动副构成的支链组成。分析了机构运动关系,建立了运动学模型,分析滚珠丝杠输出与动平台末端位置的关系以及支链各臂转角与动平台末端位置关系。在MATLAB环境下利用C语言编写程序,以工作空间最大化为目标,对各支链的杆长进行优化,得到了相对最优的机构设计方案。在此基础上,设计加工制作了实物样机。
- 寇月阳陈柏吴洪涛高踔
- 关键词：优化设计
