肠道机器人无线能量发射系统优化设计.pdf

肠道机器人是一种创新的医疗设备，它能够克服传统胶囊内窥镜的限制，实现在消化道内的自主移动，用于更精确的诊断和治疗。随着技术的进步，肠道机器人在医疗领域的应用日益广泛，但随之而来的是对能源供应的挑战。由于电池的能量密度有限，无法满足机器人在执行复杂任务时所需的高功率需求，因此无线能量传输技术成为了肠道机器人的关键解决方案。 本文重点讨论了肠道机器人无线能量发射系统的优化设计，以提高其性能和效率。基于UCCC3895芯片的移相控制全桥串联谐振电路被设计出来，这种电路特别适合处理大尺寸发射线圈和大驱动电流的条件，确保了系统的稳定运行，并且具备可调频率和功率的能力。移相控制全桥逆变电路在无线能量传输中扮演着核心角色，它可以有效地转换和控制能量的输出，以适应不同工作环境和需求。 文章建立了发射线圈的交流电阻、自感和寄生电容参数的数值计算模型。这些参数对于无线能量传输系统的效率和稳定性至关重要，因为它们直接影响到能量的传输效率和损耗。通过对这些参数的精确建模，可以更好地理解和预测系统行为，从而进行有效的优化。 此外，研究中采用单股利兹线绕制了一个直径为69cm的单层发射线圈。利兹线是一种特殊的导线结构，能减少电磁能量损失，提高传输效率。通过线圈解析模型和线圈匝数的可行域分析，研究人员确定了发射线圈的最佳结构参数，以实现最佳的无线能量传输性能。 实验结果显示，当工作频率为218kHz时，所设计的无线能量发射系统可以提供高达650mW的传输功率，传输效率达到了3.60%。这一水平的功率输出和效率足以满足肠道机器人的能源需求，从而显著提高了系统的实用性。这一成果对于推动肠道机器人在临床应用中的发展具有重要意义。 这篇论文深入探讨了肠道机器人无线能量发射系统的设计和优化，通过理论建模和实际测试，展示了如何通过精细调整电路设计和线圈参数来提高能量传输的效率和稳定性。这些研究对于推动肠道机器人的技术进步，解决其能源问题，以及在未来实现更多功能的肠道诊疗机器人提供了重要的参考和指导。同时，该研究也强调了机器学习和深度学习在理解和改进这类复杂系统中的潜在作用，尤其是在参数优化和系统性能预测方面。