[发明专利]一种内部碰振驱动的磁控胶囊机器人

权利要求书

1.一种内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，包括胶囊(1)、磁控系统和控制系统，所述磁控系统设置于胶囊(1)内，包括磁铁(3)、第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)，所述第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)分别设置于胶囊(1)内的左部和右部，所述磁铁(3)可滑行地位于第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)之间，用于在胶囊(1)内提供内部磁场，所述控制系统设置于胶囊(1)外，分别与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)连接，通过控制系统控制第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)充放电，使得胶囊(1)内部的磁铁(3)与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)之间产生周期性的碰撞力，当所述碰撞力形成的合力大于胶囊(1)与外界环境阻力时，所述胶囊(1)按指定的运动方向运动。

2.根据权利要求1所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)均至少包括一个线圈，所述胶囊(1)的运动方向通过控制系统调节第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中线圈充放电的顺序和个数来改变，所述胶囊(1)的运动速度通过控制系统调节周期性的碰撞力的参数来改变，所述周期性的碰撞力的参数由控制系统产生的周期激励信号控制，包括周期激励信号的频率、幅值和占空比。

3.根据权利要求2所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述胶囊(1)的运动方向通过控制系统调节第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中线圈充放电的顺序和个数来改变，具体表现为：通过控制系统控制第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中线圈充放电的顺序和个数，胶囊(1)内磁铁(3)与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)的线圈之间相互吸引和/或相互排斥，使得胶囊(1)内部的磁铁(3)与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)之间产生周期性的碰撞力，当所述碰撞力形成的合力大于胶囊(1)与外界环境阻力时，所述胶囊(1)向左或向右运动。

4.根据权利要求3所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中每个线圈的周期激励信号由方波、简谐波或三角波激励实现，且所述周期激励信号通过控制系统调节对应的方波、简谐波或三角波的幅值、频率和占空比。

5.根据权利要求4所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述控制系统包括控制电路板(7)、电源(8)、信号发生器(9)、数据采集卡(10)和显示设备(6)，所述控制电路板(7)分别与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)连接，所述电源(8)用于给控制电路板(7)和信号发生器(9)供电，所述信号发生器(9)分别与控制电路板(7)和数据采集卡(10)连接，所述显示设备(6)与数据采集卡(10)连接，所述信号发生器(9)用于产生周期激励信号。

6.根据权利要求5所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述控制电路板(7)通过控制信号发生器(9)的输入信号，调整第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中每个线圈输入周期激励信号的通断，对胶囊(1)内部的磁铁(3)产生周期的磁场激励，从而产生向左或向右的冲击运动，导致胶囊(1)运动或转向。

7.根据权利要求6所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，所述第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中所有线圈通过控制电路板(7)调整线圈的通电方向和线圈的开关顺序，从而变换线圈所产生的南北极以及控制每个线圈是否开启或关闭。

8.根据权利要求7所述的内部碰振驱动的磁控胶囊机器人，其特征在于，当第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中所有线圈数量大于等于三个，并且不全位于磁铁(3)一侧时，所述胶囊(1)可转向，具体表现为：所述控制电路板(7)开启第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中位于对角线位置的线圈，关闭其余线圈，使得磁铁(3)与第一磁控线圈组(2)和第二磁控线圈组(4)中线圈的碰撞力与胶囊(1)轴线产生夹角，从而控制胶囊(1)的转向。