جلسه دفاع رساله دکتری (خانم پریسا جلیلی)
موضوع:تحلیل تئوری و تجربی دینامیک و کنترل حرکت غلتشی ربات مغناطیسی کپسولیشکل بر روی بستر ویسکوالاستیک مغروق در آب
ارائه دهنده:پریسا جلیلی
استاد راهنما: دکتر مهدی کشمیری، دکتر سعید ضیایی‌راد
اساتید داور: دکتر شهرام هادیان، دکتر مهدی سلمانی، دکتر مرضیه مجدر اصیل
چکیده
در سالهای اخیر مطالعه و تحقیق بر روی ربات های مغناطیسی کوچک در ابعادی حدود چند سانتیمتر، به دلیل نیاز بشر به این نوع از رباتها در مصارف مختلف افزایش یافته است. یکی از کاربردهای این نوع ربات ها در زمینه های پزشکی می باشد. درون بدن انسان، به دلیل محدودیت در فضای قابل دسترس و هم‌چنین کاهش راهکارهای تهاجمی مانند اعمال جراحی مختلف، آندوسکوپی دستی و غیره، از ربات های کپسولی شکل استفاده می شود. سازوکار حرکتی هر ربات ارتباط مستقیمی با محیط فعالیت آن ربات دارد؛ به همین دلیل طراحی و تحلیل سازوکار حرکتی می تواند تاثیر به سزایی در عملکرد ربات مدنظر داشته باشد.در همین راستا، هدف از انجام این پژوهش ساخت و تحلیل تئوری-تجربی دینامیک حرکت ربات مغناطیسی کپسولی شکل و هم‌چنین کنترل مدار باز حرکت آن بر روی بستر ویسکوالاستیک درون محفظهای مملو از آب است. ربات مغناطیسی مدنظر می تواند با استفاده از گشتاور پیشران مغناطیسی ایجادشده توسط مولد میدان مغناطیسی چرخان، داخل محیطی مملو از آب و بر روی بستر ویسکوالاستیک حرکت کند. مولد میدان مغناطیسی چرخان به صورت پیچه های هلمهولتز عمود بر هم در سه راستا طراحی شده است تا بتواند گشتاور مغناطیسی ثابتی را در فضای کاری ایجاد کند.گشتاور و نیروی مقاوم از سوی سیال ابتدا با در نظر گرفتن حجم معادل ربات مغناطیسی و استفاده از روابط تحلیلی به دست آمد؛ سپس با استفاده از روش های عددی و با در نظر گرفتن هندسه ی واقعی، سرعت و مرزهای واقعی ربات مغناطیسی نیز محاسبه گردید و با روش حجم معادل مقایسه شد. رابطه ی گشتاور مقاوم وارد از سوی بستر ویسکوالاستیک با سرعت غلتش ربات مغناطیسی، ابتدا با در نظر گرفتن تئوری کلوین برای بستر ویسکوالاستیک به دست آمد؛ سپس با استفاده از روش عددی میزان فرورفتگی داخل بستر و هم‌چنین گشتاور مقاوم ویسکوالاستیک وارد شده به ریزربات برآورد گردید.در نهایت نیروها و گشتاورهای شبیه سازی شده، داخل روابط حاکم بر حرکت ربات مغناطیسی جایگذاری شد و حرکت ربات مغناطیسی به صورت عددی شبیه سازی گردید. نتایج به دست آمده از شبیه سازی، چگونگی ارتباط بین مشخصه های سینماتیکی و دینامیکی ربات مغناطیسی را با دامنه و بسامد جریان ورودی به پیچه های مغناطیسی نشان می دهد. در انتهای این نوشتار، با توصیف نحوه ی طراحی و آماده سازی تجهیزات آزمایشگاهی مورد نیاز جهت ارزیابی تجربی، آزمون های تجربی مدنظر انجام پذیرفت و نتایج آن با نتایج حاصل از شبیه سازی مقایسه گردید.
کلمات کلیدی: ربات مغناطیسی کپسولی شکل، کپسول آندوسکوپی، بستر ویسکوالاستیک ، مولد میدان مغناطیسی چرخان، پیچه هلمهولتز، نیرو و گشتاور پسا.