[发明专利]一种胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人设计方法，具体涉及一种胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，属于智能产品技术领域。

背景技术

胶囊内窥镜问世至今，体内无创介入诊疗技术获得了极大的发展，用于食道、大肠、小肠等各种环境诊断的专用胶囊内窥镜相继投入临床应用，然而，由于依靠肠道蠕动被动行走的胶囊内窥镜不能自主行走，其运动和姿态皆不可控，也不能在某些感兴趣的部位保持停留进行更深入的诊疗，这些缺陷限制了胶囊内窥镜临床功能的进一步开发；无缆式自主机器人具有安全、实用、可操纵性好的特点，能有效避免上述不足，已成为微型医疗机器人的发展主流；主动胶囊机器人已有一些研究成果；现有技术中采用形状记忆合金弹簧作为驱动器的仿蚯蚓微型机器人、内置无刷直流微型电动机驱动12条超弹性腿式机构的足驱式微型机器人、多腿式机器人，通过两根形状记忆合金细线的伸缩带动滑轮和单个腿部的旋转实现机器人的运动、外部永磁体所产生磁场牵引两个内嵌于机器人的永磁体，实现了柔软型胶囊机器人在人工合成胃部表面的翻转运动；但上述主动驱动式微型机器人或者不能实现弯曲环境中的自主转弯行走，或者需要依靠尖锐腿式结构附着于肠内壁上进行接触行走，易损伤肠道软组织。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为解决上述问题，本发明提出了一种胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，采用非接触通过策略的空间万向旋转磁矢量驱动胶囊机器人，能有效避免对人体肠道组织的损伤，适用于体内微型诊疗医学领域得。

（二）技术方案

本发明的胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，包括以下步骤：

第一步：根据弯曲环境几何约束条件，研究机器人在圆弧弯管、转角弯管内的通过性与万向旋转磁矢量的控制策略；

第二步：根据路径规划，推导机器人在弯曲环境内非接触游动所需要转弯位置、转向角和驱动距离，为顺利实现机器人转弯控制；

第三步：基于上述参量，建立万向磁矢量的空间变换模型；试验表明，上述控制策略能够有效实现胶囊机器人在弯曲环境内的通过。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明的胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，采用非接触通过策略的空间万向旋转磁矢量驱动胶囊机器人，能有效避免对人体肠道组织的损伤，适用于体内微型诊疗医学领域得。

具体实施方式

一种胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，包括以下步骤：

第一步：根据弯曲环境几何约束条件，研究机器人在圆弧弯管、转角弯管内的通过性与万向旋转磁矢量的控制策略；

第二步：根据路径规划，推导机器人在弯曲环境内非接触游动所需要转弯位置、转向角和驱动距离，为顺利实现机器人转弯控制；

第三步：基于上述参量，建立万向磁矢量的空间变换模型；试验表明，上述控制策略能够有效实现胶囊机器人在弯曲环境内的通过。

本发明的胶囊机器人弯曲环境通过性与磁矢量控制方法，根据不同的弯曲环境，制定相应的非接触通过策略能够有效实现机器人的非接触通过；转向角度、驱动距离、转弯位置是机器人非接触通过策略的关键参数；其中任一参数的选取不当或者会引发机器人与管壁碰撞，或者不能充分发挥机器人的转弯驱动性能，降低转弯游动效率；万向旋转磁场能够比较准确的控制机器人的转向驱动以及复杂弯曲环境下的非接触通过。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。