于蓮芝，佘國君，朱小飛，張世雷
上海理工大學光電信息與計算機工程學院，上海

摘　　　要：根據仿生尺蠖運動機理研制了一種用于人體腔道微創診查的微小機器人系統，該機器人系統由前支撐單元、后支撐單元和具有３個氣室的橡膠驅動器三部分組成。根據微型機器人的本體結構分析了機器人的移動控制原理，給出了在一個運動循環周期內機器人移動一個步距的運動狀態和控制時序。闡述了有限狀態機原理，并基于有限狀態機原理建立了該機器人移動狀態的有限狀態機模型。在一個運動周期內移動機器人的運動狀態可細分為６個狀態過程，通過分析該機器人系統一個運動循環周期內各種運動狀態和各狀態之間的轉換的關系，編制了相應的仿真算法，并通過該實驗驗證了該仿真算法的可行性和模型的正確性，研究結果表明基于有限狀態機模型的控制算法可實現該微小機器人移動的有效控制。

關　鍵　詞：微小機器人；運動狀態；有限狀態機模型；控制算法

１　引　言
２０世紀９０年代以來，機器人技術與醫學領域的結合及在生物醫療方面的應用得到了國際機電領域、醫學領域的高度重視。微計算機技術、ＭＥＭＳ技術、微傳感器技術、及微電子技術為機器人技術的發展開辟了新的途徑［１］�，F代生物醫學工程應用研究的主攻目標是：采用“低侵襲、微創／無創、低痛苦”診療手段，對人體腔道的任意部位進行直接監測和診療，因此對研究醫用微機器人系統并實現微機器人系統的有效控制具有重大意義［２］。有限狀態機是指輸出取決于過去的輸入信號和當前的輸入信號，一般來說，除了輸入部分和輸出部分外，有限狀態機還含有“記憶” 功能，就是記憶有限狀態機的內部狀態，也就是說在有限狀態機中，下一個狀態不僅與輸入信號有關，而且還與當前狀態有關，因此有限狀態機又可以認為是組合邏輯和寄存邏輯的一種組合。有限狀態機理論在數字電路、通信及計算機控制等領域具有廣泛的應用［３�玻矗荩�根據狀態轉換方法來進行機器人程序的設計也具有簡化設計過程，起到事半功倍的效果［５］。本文分析了該機器人系統一個運動周期內各種運動狀態和各狀態之間的轉換的關系，基于有限狀態機原理建立了所設計機器人移動的有限狀態機模型，給出了基于有限狀態機模型機器人移動的控制算法，實現機器人移動有效控制。

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