چکیده
در سالهای اخیر مطالعه و تحقیق بر روی رباتهای 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 رباتها در زمینههای پزشکی میباشد. درون بدن انسان، به دلیل محدودیت در فضای قابل دسترس و هم چنین کاهش راهکارهای تهاجمی مانند اعمال جراحی مختلف، آندوسکوپی دستی و غیره، از رباتهای کپسولیشکل استفاده میشود. سازوکار حرکتی هر ربات ارتباط مستقیمی با محیط فعالیت آن ربات دارد؛ به همین دلیل طراحی و تحلیل سازوکار حرکتی میتواند 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 کپسولیشکل و هم چنین کنترل مدار باز حرکت آن بر روی بستر ویسکوالاستیک درون محفظهای مملو از آب است. ربات مغناطیسی مدنظر میتواند 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 پیچههای 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 روشهای عددی و با در نظر گرفتن هندسهی واقعی، سرعت و مرزهای واقعی ربات مغناطیسی نیز محاسبه گردید و با روش حجم معادل مقایسه شد. رابطهی 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 هم چنین گشتاور مقاوم ویسکوالاستیک وارد شده به ریزربات برآورد گردید.در نهایت نیروها و گشتاورهای شبیهسازی شده، داخل روابط حاکم بر حرکت ربات مغناطیسی جایگذاری شد و حرکت ربات مغناطیسی به صورت عددی شبیهسازی گردید. نتایج به دست آمده از شبیهسازی، چگونگی ارتباط بین مشخصههای سینماتیکی و دینامیکی ربات مغناطیسی را با دامنه و بسامد جریان ورودی به پیچههای مغناطیسی نشان میدهد. در انتهای این نوشتار، با توصیف نحوهی طراحی و آمادهسازی تجهیزات آزمایشگاهی مورد نیاز جهت ارزیابی تجربی، آزمونهای تجربی مدنظر انجام پذیرفت و نتایج آن با نتایج حاصل از شبیهسازی مقایسه گردید.
کلماتکلیدی: ربات مغناطیسی کپسولیشکل، کپسول آندوسکوپی، بستر ویسکوالاستیک ، مولد میدان مغناطیسی چرخان، پیچه هلمهولتز، نیرو و گشتاور پسا.