本科毕业论文开题报告模板 - 图文

由天下分享时间：2024/9/17 22:36:31 加入收藏我要投稿点赞

华中科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告

图1.4 Sayaka 胶囊内窥镜与实物图

此外，韩国的Intelligent Micro中心，英国的Glasgow大学等研究机构也在积极进行胶囊内窥镜的研制。随着技术的不断进步，无线胶囊式内窥镜的整体性能将逐步完善。在图像传感器技术、能源供给技术方面以具有较为成熟的技术。在其它方面亦有研究进展，如研究驱动的主动控制方式而不是仅依靠肠道的自身蠕动，为医生带来更大的主动性；除内窥功能外，还包含药物释放机构和组织采样机构以及温度传感与pH值测量、压力检测及激光治疗等功能，360°全方位的肠道图像摄取；进一步减小体积；这些技术还不够成熟，需要进一步研究和完善。其中释药、组织采样、激光治疗、手术操作等手段需要胶囊在某些部位进行一定的停留或特定的运动方式，这需要主动驱动控制技术。 1.3.2 国内研究概况

在国家863 项目的支持下，重庆金山公司于研制出了具有实时摄像功能的胶囊内窥镜，中国科学院合肥智能机械研究所设计了“基于CMOS 图像传感器的胶囊内窥镜系统”。他们研制的胶囊内窥镜拥有摄像功能。金山公司的胶囊内窥镜（图1.5）直径大约10毫米、长度大约21毫米。它分为下面的几个部件。具有图像、温度、压力的检测。它以每秒1帧的速率向外发送图片。图像为CMOS图像。

图1.5 金山胶囊内窥镜

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中科院安徽合肥智能机械研究所承担研究的国家“863”计划重点课题“无线肠胃检查机器人关键技术研究”于2005年8月在北京通过国家验收，研制出的胶囊以5秒/帧的速度向外传输图片。

另外，重庆大学进行了定点释放药丸微系统与消化道采样药丸微系统研究，已经开发出临床试验样机。上海交通大学开展了“人体全消化道微型介入式诊查系统”研究，研发出了用于检测压力、温度、pH 值的胶囊内窥镜。

目前，国内研究的关键点在于研发专用芯片实现胶囊系统的无线图像传输和微型化。具备了基本的图像摄取功能和压力等信号检测功能。也在施药、主动驱动等方面做了不少有益的探索[1]。

2 课题研究内容、任务要求及关键理论和技术

2.1 课题内容

对磁导航式运动检测台进行结构设计： 1）检测台结构设计； 2）多轴运动结构设计。

2.2 课题任务要求

对检测台结构进行详细设计要求如下： 1）多轴运动检测台移动精度达微米级； 2）实现5自由度运动。

2.3 现有系统设计方案及需改进部分

2.3.1 现有系统设计方案

图2.1所示的是现有磁导航式运动控制系统的整体结构。系统由受检者支撑部、磁装配体、磁支撑座和伺服控制单元四大块组成。其中，磁装配体和磁支撑座通过连接板连接，受检者支撑部包括支撑座和可动病床，支撑座上固定在磁装配体的下方，可动病床活动安装在支撑座上，可动病床能够相对于磁装配体运动；磁装配体包括磁体组、夹具和导向机构，所述磁体组由第一、第二磁体构成，第一、第二磁体安装在夹具上，且第一、第二磁体的N极、S极相向放置，夹具固定在导向机构上，导向机构能够带动第一、第二磁体运动；伺服控制单元安置于磁支撑座上，伺服控制单元控制受检者支撑部、磁装配体和磁支撑座的伺服电机动作。

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图2.1 现有磁导航式运动控制系统整体结构

该系统采用永久磁铁和机械运动产生一个准静态磁场，实现对内嵌永磁体胶囊内窥镜的定位和导向。系统含有5个联动轴，包括受检者支撑部、磁装配体、磁支撑座和伺服控制单元。通过外部控制磁导航仪系统各个部件的进给速度、转动速度和相对运动速度，可以实现胶囊内窥镜在消化道内的快速运动、缓慢运动和局部定位等[2]。 2.3.2 需改进部分

(1) 将开环控制系统更进为闭环控制系统，提高系统精度

现有设计方案采用驱动可动病床与磁体组运动的4个伺服电机结合丝杆螺母副实现可动病床与磁体组的直线运动，没有位置检测反馈装置，为开环控制，位移精度不高。为到达课题微米级精度要求，将以上4个伺服电机和丝杆螺母副换为可直接驱动直线运动部件的直线电机以缩短传动链，简化传动机构，并安装光栅尺，增加行程开关，在做旋转运动的磁装配体端安装编码器，这样就可以实现闭环控制，提高检测台的移动、定位精度。

(2) 系统整体结构布局优化

现有方案结构布局不合理，受检者支撑部与磁支撑座相分离，重量较大的磁装配体悬臂设计，导致系统重心不稳，需要较大的配重来平衡装置。因此有必要对结构布

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局进行优化，可考虑把受检者支撑部与磁支撑座连为一体，并将磁装配体改为龙门式结构。

(3) 减速器设计

现有方案为伺服电机通过蜗杆减速器减速后驱动磁装配体做旋转运动。蜗杆减速器使得伺服电机与磁装配体驱动轴方向垂直，占用空间较大，且蜗杆减速器效率不高，可换用尺寸更小、效率更高、传动平稳性更好的行星齿轮减速器，使伺服电机与驱动轴同向以节省空间，提高旋转精度，且最好能选用在增速方向可自锁的型号。

(4) 永磁体夹紧机构设计

现有方案采用加固的方形永磁体与产生检测台所需准静磁场的圆形永磁体的相互吸引力结合限位螺杆简陋地悬挂圆形永磁体，致使圆形永磁体定位不准确，稳定性不可靠，需要对圆形永磁体的夹紧机构重新进行设计。

3 课题研究进展计划

第一阶段（第1—3周）第二阶段（第3—5周）第三阶段（第5—7周）第四阶段（第6—9周）第五阶段（第9—10周）第六阶段（第10—11周）第七阶段（第11—15周）第八阶段（第14—17周）第九阶段（第16—19周）第十阶段（第18—20周）

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4 主要参考文献