[发明专利]无线胶囊内窥镜的轨迹追踪系统、设备及介质

权利要求书

1.一种无线胶囊内窥镜的轨迹追踪系统，其特征在于，所述系统包括轨迹生成器、控制器、磁力生成器、驱动器和无线胶囊内窥镜；其中：

所述轨迹生成器，用于接收输入的腹腔腔道内的多个关键点，根据所述多个关键点生成期望轨迹；

所述控制器，用于根据所述无线胶囊内窥镜预设的动力学模型输出期望磁力；

所述磁力生成器，用于根据所述期望磁力计算驱动器的配置信息，并按照所述配置信息对所述驱动器进行配置，以产生所述期望磁力；

所述驱动器，用于将所述期望磁力作用于所述无线胶囊内窥镜，以控制所述无线胶囊内窥镜沿所述期望轨迹运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轨迹生成器具体用于对所述多个关键点进行三次样条插值，以生成所述期望轨迹。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力学模型表示为：

其中，m_c为所述无线胶囊内窥镜的质量，为所述无线胶囊内窥镜的加速度，f_d为期望磁力，f_g为重力，f_fric为所述无线胶囊内窥镜受到的摩擦力，R为所述腹腔腔道不同位置的摩擦力变化系数，f_dist为所述腹腔腔道内的噪音。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于：

确定所述无线胶囊内窥镜的当前位置，以及下一个期望位置，所述当前位置具有对应的当前速度，所述下一个期望位置具有对应的期望速度；

根据所述当前位置和所述下一个期望位置，确定所述无线胶囊内窥镜的位置误差；以及，

根据所述当前速度和所述期望速度，确定所述无线胶囊内窥镜的速度误差。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

若所述摩擦力变化系数R为恒定值，所述噪音等于零，则所述期望磁力表示为：

若所述摩擦力变化系数R为非恒定值，所述噪音等于零，则所述期望磁力表示为：

其中，K_P和K_D为正定矩阵，e为所述位置误差，为所述速度误差。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：

确定所述无线胶囊内窥镜的当前位置，以及预测窗口内的多个期望位置，所述当前位置具有对应的当前速度，所述多个期望位置分别具有对应的期望速度；

基于所述当前位置及其对应的当前速度，以及所述多个期望位置及其对应的期望速度，构建用于预测所述无线胶囊内窥镜在所述预测窗口内运动的运动函数；

采用所述运动函数，计算所述期望磁力。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：

采用所述运动函数计算所述无线内窥镜在所述多个期望位置的磁力序列；

将所述磁力序列中的第一个磁力作为所述期望磁力。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述配置信息包括：所述无线胶囊内窥镜的中心与所述驱动器的中心之间的距离、所述驱动器的驱动角度，以及特定平面与竖直线之间的夹角；其中，所述特定平面为所述无线胶囊内窥镜的中心、所述驱动器的中心以及所述驱动器的中心在所述无线胶囊内窥镜的期望旋转轴上的投影点构成的平面。

9.一种无线胶囊内窥镜的轨迹追踪设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下方法：

接收输入的腹腔腔道内的多个关键点；

根据所述多个关键点生成期望轨迹；

根据无线胶囊内窥镜预设的动力学模型输出期望磁力；

根据所述期望磁力计算驱动器的配置信息，并按照所述配置信息对所述驱动器进行配置，以产生所述期望磁力；

将所述期望磁力作用于所述无线胶囊内窥镜，以控制所述无线胶囊内窥镜沿所述期望轨迹运动。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法：

接收输入的腹腔腔道内的多个关键点；

根据所述多个关键点生成期望轨迹；

根据无线胶囊内窥镜预设的动力学模型输出期望磁力；

根据所述期望磁力计算驱动器的配置信息，并按照所述配置信息对所述驱动器进行配置，以产生所述期望磁力；

将所述期望磁力作用于所述无线胶囊内窥镜，以控制所述无线胶囊内窥镜沿所述期望轨迹运动。