[发明专利]一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统及操纵方法

权利要求书

1.一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，其包括依次电连接的服务器、信号发生器、功率放大器、亥姆霍兹线圈、磁性导丝和摄像设备；

所述服务器，用于设置从外部获得所述亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向和所述亥姆霍兹线圈的波形参数，并输出用于控制所述亥姆霍兹线圈引导所述磁性导丝的在目标环境内移动的电流信号；

所述信号发生器，用于将所述服务器的控制信号进行中转；

所述功率放大器，用于将来自所述信号放大器的控制信号放大处理；

所述亥姆霍兹线圈包括三对相互正交的线圈即x线圈、y线圈和z线圈，接收来自所述功率放大器的电流信号，并对应分别产生x平面、y平面与z平面的匀强磁场，诱导所述磁性导丝偏转；

所述摄像设备，用于采集所述磁性导丝的影像，并将所得影像传输回所述服务器中。

2.根据权利要求1所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，其特征在于：所述磁性导丝选自钕铁硼磁粉与聚二甲基硅氧烷组成的组合物。

3.根据权利要求1～2任一所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的操纵方法，其特征在于：包括以下步骤：

S11：准备工作，将所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的部件连接并调试完毕；准备所述磁性导丝；

S12：设置亥姆霍兹线圈中x、y、z线圈中各线圈的工作电流大小，所述磁性导丝的偏转参数和波形电流；所述磁性导丝的偏转参数包括偏转角速度和偏转角度；

S13:控制磁性导丝进行偏转，将所述磁性导丝固定于目标环境的初始位置，控制磁性导丝操纵系统在x平面、y平面或z平面产生特定大小与方向的匀强磁场，使磁性导丝分别在x平面、y平面或z平面内逆时针偏转与顺时针偏转至目标环境的目标位置。

4.根据权利要求3所述的操纵方法，其特征在于：S12具体包括以下步骤：

S121:首先分别设计x、y、z线圈的工作电流函数，通过所述工作电流函数，生成对应的电流波形，并将该电流波形分别对应作为x、y、z线圈的工作电流，经过所述信号发生器与所述功率放大器，分别输入到所述亥姆霍兹线圈的x、y、z线圈中，进而分别产生x、y、z平面匀强磁场；

S122:控制所述磁性导丝的偏转角速度，所述磁性导丝的偏转角速度等于所述工作电流函数的导数；

S123:控制所述磁性导丝的偏转角度大小,通过调整所述功率放大器的放大倍数来调整所述磁性导丝的偏转角度大小。

5.根据权利要求4所述的操纵方法，其特征在于：所述x、y、z线圈的工作电流函数为Q(p)，其中p为时间，区间为[0,T]，其中T为能够整除9400的正整数；Q值为电流的幅值，Q值的阶段数量为2～10中的任意自然数。

6.根据权利要求5所述的操纵方法，其特征在于：S121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数分别如下式：

其中p为时间，区间为[0,100]，Q值为电流的幅值，区间为[0,10]。

7.根据权利要求6所述的操纵方法，其特征在于：S122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：

8.根据权利要求5所述的操纵方法，其特征在于：S121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数Q(p)分别如下式：

其中p为时间，区间为[0,100]，Q值为电流的幅值，区间为[0,1]。

9.根据权利要求8所述的操纵方法，其特征在于：S122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：