[發(fā)明專利]基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210471855.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115025367A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭豪;何青松;呂志豪;郭雯詣;龔雨青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M25/01
• 分類號(hào): A61M25/01
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 李瑩

1.基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，包含控制執(zhí)行模塊、探測(cè)傳輸模塊、中央處理器模塊及外圍供電模塊；

所述控制執(zhí)行模塊由特制的管狀I(lǐng)PMC經(jīng)精密機(jī)床加工切割，均分生成四個(gè)電極制作而成；

所述探測(cè)傳輸模塊包括信息處理部分與探測(cè)部分，所述信息處理部分包括調(diào)相器、鑒相器、激光發(fā)生裝置，所述探測(cè)部分包括光纖和激光頭；

所述中央處理器模塊由STM32F4系列；

所述外圍電源模塊包括降壓電路、整流濾波電路與穩(wěn)壓電路串聯(lián)組成；

所述控制執(zhí)行模塊及探測(cè)傳輸模塊中探測(cè)部分，串聯(lián)放置于裝置最前端，且組成內(nèi)部工作區(qū)，

所述探測(cè)傳輸模塊的信息處理部分、中央處理器模塊及外圍供電模塊，三者兩兩相互連接組成外部總控區(qū)，并以中央處理器模塊為中心，安裝放置于體外，并通過(guò)導(dǎo)線、光纖與內(nèi)部工作區(qū)相互協(xié)同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述內(nèi)部工作區(qū)結(jié)構(gòu)上由導(dǎo)管、切割好電極后的IPMC(控制執(zhí)行模塊)、尾端鑲嵌在導(dǎo)管中的四個(gè)微型激光探頭(探測(cè)傳輸模塊)，共同串聯(lián)構(gòu)成，并在管壁內(nèi)預(yù)留了四個(gè)微小圓柱通道，用以放置光纖以及IPMC的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，IPMC通電時(shí)會(huì)向正極側(cè)偏轉(zhuǎn)，且一定范圍內(nèi)電壓越高，偏轉(zhuǎn)幅度越大，通過(guò)調(diào)整分割后的電極電壓的矢量組合即可實(shí)現(xiàn)IPMC向任意方向偏轉(zhuǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述探測(cè)傳輸模塊分為定制和自制，所述探測(cè)傳輸模塊定制均與當(dāng)下權(quán)威優(yōu)質(zhì)的傳感器公司進(jìn)行合作定制對(duì)應(yīng)微型激光傳感器；

所述探測(cè)傳輸模塊自制包括脈沖式激光測(cè)距儀與相位式激光測(cè)距儀兩種方式：

其中脈沖式激光測(cè)距儀利用SPLLL90激光二極管、555芯片結(jié)合TDC-GP22芯片發(fā)送脈沖激光，測(cè)量時(shí)間差計(jì)算得到距離；

其中相位式激光測(cè)距儀利用砷化鎵(GaAs)二極管產(chǎn)生激光后，經(jīng)過(guò)調(diào)相器調(diào)制，再通過(guò)測(cè)相器測(cè)定返回激光相位，計(jì)算得到距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述中央處理器模塊采用以下控制算法思路：

階段一、由外部給予的外部選擇信號(hào)，選擇裝置工作于人工模式還是自適應(yīng)模式兩種狀態(tài)；

階段二、當(dāng)為人工模式時(shí)，即人工開(kāi)環(huán)控制方式，外部直接給予IPMC控制信號(hào)，控制導(dǎo)向裝置在導(dǎo)管分叉處的形變；

階段三、中央處理器通過(guò)處理測(cè)量到導(dǎo)管與管壁的距離信息，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)改變IPMC姿態(tài)偏向，改變后的激光探頭不斷傳輸新的距離信號(hào)至中央處理器，如此閉環(huán)控制，直至導(dǎo)向裝置與導(dǎo)管趨于同軸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于IPMC的自適應(yīng)微導(dǎo)管導(dǎo)向裝置，其特征在于，運(yùn)動(dòng)中四個(gè)探頭會(huì)出現(xiàn)部分探頭靠近管壁另一部分探頭遠(yuǎn)離管壁，此時(shí)增加控制探頭距離管壁較遠(yuǎn)方向電極電壓，且距離較遠(yuǎn)，對(duì)應(yīng)增強(qiáng)電壓幅值越高。