[发明专利]一种胶囊机器人磁驱动和测量系统

说明书

一种胶囊机器人磁驱动和测量系统，包括电机蜗轮蜗杆、旋转卡盘、定位轴、承载台、管道、磁性胶囊机器人、外部永磁体、连接板、永磁体旋转电机、三轴运动平台、操作平台和霍尔传感器。电机蜗轮蜗杆和三轴运动平台均安装在操作平台上，蜗轮蜗杆、旋转卡盘与定位轴相互连接，承载台安装在操作平台上，且可自由拆卸，管道固定在承载台上，磁性胶囊机器人置于管道中；永磁体旋转电机与外部永磁体连接，永磁体旋转电机安装在连接板上，连接板固定在三轴运动平台上；霍尔传感器安装在连接板上，且外部永磁体固定在定位轴上。该系统可以驱动磁性胶囊在管道内运动，并测量永磁体旋转时的空间磁感应强度。本发明适用于医用微创诊疗手术，特别适用于消化内镜诊疗技术。

技术领域

本发明涉及医用微创诊疗技术领域，具体涉及一种胶囊机器人磁驱动和磁场测量系统。

背景技术

手术，是指医生用医疗器械对病人身体进行的切除、缝合等治疗，人们越来越希望减轻手术中的伤害和痛苦，因此微创和无创诊疗技术成为了人类医学发展的必然趋势和永恒追求。随着消化道遥控胶囊内镜的发展，无线胶囊机器人成为人类医疗领域胃肠道应用的热点。现有的无线胶囊机器人主动控制方法中，磁场控制法是当前研究和应用最广泛、最合适的一种方法。

相对于三轴亥姆霍兹线圈驱动胶囊机器人，外部永磁体驱动方式较为便捷易控，可以实现胶囊机器人在管内做直线、旋转等运动，已经成为当前胶囊机器人驱动的主要方式。在外部永磁体驱动方式中，对磁场的测量和调控，是实现胶囊机器人精准运动的基础。

发明内容

针对现有永磁体驱动胶囊机器人装置和磁场测量装置的不足，本发明提供了一种结构简单的胶囊机器人磁驱动和测量系统，该系统可以实现外部永磁体的三轴平动和单轴转动，以精确控制管内胶囊机器人的运动、姿态和方向，并且可以测量外部永磁体静止和旋转时，空间任意点的磁感应强度。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明的一种胶囊机器人磁驱动和测量系统，包括电机蜗轮蜗杆（1）、旋转卡盘（2）、定位轴（3）、承载台（4）、管道（5）、磁性胶囊机器人（6）、外部永磁体（7）、连接板（8）、永磁体旋转电机（9）、三轴运动平台（10）、操作平台（11）和霍尔传感器（12）。其特征在于：所述的电机蜗轮蜗杆（1）安装在操作平台（11）上；所述的电机蜗轮蜗杆（1）、旋转卡盘（2）与定位轴（3）相互连接；所述的承载台（4）安装在操作平台（11）上，且可自由拆卸；所述的管道（5）固定在承载台（4）上；所述的磁性胶囊机器人（6）置于管道（5）中；所述的外部永磁体（7）与永磁体旋转电机（9）连接；所述的永磁体旋转电机（9）安装在连接板（8）上；所述的连接板（8）固定在三轴运动平台（10）上；所述的霍尔传感器（12）安装在连接板（8）上，且外部永磁体（7）固定在定位轴（3）上。

进一步地，所述的管道（5）的材料为玻璃或塑料。

进一步地，所述的管道（5）为直管或弯管等。

进一步地，所述的管道（5）内充满水。

进一步地，所述的磁性胶囊机器人（6）为螺旋表面或光滑表面。

进一步地，所述的磁性胶囊机器人（6）内部含有径向充磁圆柱永磁体。

进一步地，所述的外部永磁体（7）为径向充磁圆环永磁体。

进一步地，所述的三轴运动平台（10）可为五轴或六轴机械手。

本发明的技术效果在于：本系统结构简单，操作方便，可以实现磁驱动胶囊机器人作平移旋转运动和测量旋转永磁体周围空间磁感应强度两个功能，可以广泛应用医用微创诊疗手术。

附图说明

图1为胶囊机器人磁驱动系统。

图2为永磁体空间磁感应强度测量系统。