仪器仪表学报

作者：郭志明，梁 亮，蔺代永，陈相位，李 凯

单位：郭志明,1. 长沙学院机电工程学院,2. 湖南大学机械与运载工程学院,,梁 亮,1. 长沙学院机电工程学院,,蔺代永,1. 长沙学院机电工程学院,,陈相位,1. 长沙学院机电工程学院,,李 凯,1. 长沙学院机电工程学院,

关键词：磁力建模与测量;胶囊机器人;磁荷模型;径向充磁;环形永磁体

基金：国家自然科学基金（12002067, 51875051）、中国博士后科学基金（2021M690964）、湖南省教育厅科学研究项目（20C0173）资助

可吞式无线磁驱胶囊机器人在胃肠道内的诊疗效果与机器人受到的外部磁驱动力密切相关。本文建立了外部磁驱动力的理论模型,基于等效磁荷模型推导了两径向充磁环形永磁体相互作用的数学表达式,采用自适应递归式计算方法开展了数值计算。此外,发展了环形永磁体间磁力实时测量方法,并开发了磁力-间距同步测量仪器开展实验研究,且建立了3D环形永磁体有限元仿真模型。实验测量磁力-间距关系曲线与理论计算和有限元仿真结果吻合较好,误差小于4%,验证了理论模型和有限元仿真模型的准确性和可靠性。通过参数分析,揭示了胶囊机器人内置永磁体长度、厚度和体积对磁力的影响规律。研究结果为精准驱动胶囊机器人在胃肠道内运动奠定了理论基础。

来源：2022年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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