[发明专利]一种胶囊机器人滚转偏移角估计方法

说明书

本发明公开了一种胶囊机器人滚转偏移角估计方法，包括以下步骤：一、标定相机正向等效点；二、在胶囊机器人的外壳沿周向设置多个力传感器，确保力传感器在胶囊机器人横截面的相邻两个投影点与横截面圆心所构成的圆心角不小于90°；三、通过力传感器测得胶囊机器人外壳所受力，并将各力感应点沿胶囊轴线投影在胶囊中心横截面A上；四、根据投影在平面A上的感应力确定等效力感应点；五、计算等效力感应点与相机正向等效点之间的圆心角，即为胶囊机器人滚转偏移角，本发明能够快速获得胶囊机器人的滚转偏移角。

技术领域

本发明属于内窥镜检查的技术领域，具体涉及一种胶囊机器人滚转偏移角估计方法。

背景技术

内窥镜胶囊机器人小巧，不容易引起疼痛。主动内窥镜胶囊机器人在磁场控制下，具有更多的运动自由度，可覆盖肠内更多区域。操作人员根据胶囊机器人传出的图像判断胶囊相对于肠的姿态，并相应进行控制，使得胶囊机器人到达指定区域观察。

胶囊机器人在肠内经常会产生滚转运动，使得相机输出的图像也产生滚转偏移。如果不能获得胶囊机器人的滚转角度，在判断胶囊机器人与肠的相对姿态时，操作人员则无法将胶囊机器人向各方向的实际运动与根据胶囊机器人传出的图像变化推断出的期望运动进行正确对应，从而使得胶囊机器人产生错误的运动。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种胶囊机器人滚转偏移角估计方法，利用胶囊机器人与肠的接触力信息，能够快速获得胶囊机器人的滚转偏移角。

实现本发明的技术方案如下：

一种胶囊机器人滚转偏移角估计方法，包括以下步骤：

步骤一、标定相机正向等效点；

步骤二、在胶囊机器人的外壳沿周向设置多个力传感器，确保力传感器在胶囊机器人横截面的相邻两个投影点与横截面圆心所构成的圆心角不小于90°；

步骤三、通过力传感器测得胶囊机器人外壳所受力，并将各力感应点沿胶囊轴线投影在胶囊中心横截面A上；

步骤四、根据投影在平面A上的感应力确定等效力感应点；

步骤五、计算等效力感应点与相机正向等效点之间的圆心角，即为胶囊机器人滚转偏移角。

进一步地，步骤一具体为：找出相机输出正置图像的方向，记为相机正向，将相机安装进胶囊机器人时，如果相机中心与胶囊中心不重合，使相机正向与周向横截面上相机中心指向胶囊机器人中心的方向相同；如果相机中心与胶囊中心重合，则相机正向随意；然后，记录相机正向在胶囊机器人壳体的交点位置，此交点沿胶囊轴线方向在胶囊中心横截面A上的投影点记为相机正向等效点。

进一步地，步骤四具体为：若力感应点中只有一个感应力为有效力，则该力感应点沿胶囊轴线方向在胶囊中心横截面A上的投影点记为等效力感应点；若力感应点中有两个以上的感应力为有效力，首先把所有有效力感应点向A平面投影，再确定这些有效力投影点所覆盖的胶囊壳体部分圆弧，以距离该圆弧中心最近的投影点记为等效力感应点，所述有效力指不小于设定阈值的感应力。

有益效果：

本发明利用胶囊机器人与肠的接触力信息，从而快速计算出胶囊机器人的滚转偏移角。操作人员可以根据此偏移角和相机正向位置判断出胶囊与肠的正确相对姿态，从而正确引导胶囊机器人的下一步运动。

附图说明

图1.相机安装示意图。

图2.力感应点分布示意图一；(a)为胶囊侧视图，(b)为A横切面示意图。

图3.力感应点分布示意图二；(a)为胶囊侧视图，(b)为A横切面示意图。

图4.力感应点分布示意图三；(a)为胶囊侧视图，(b)为A横切面示意图。