[发明专利]体内医疗微型机器人万向旋转磁场驱动控制方法

摘要

本发明属于医学工程技术领域，公开了一种体内医疗微型机器人万向旋转磁场驱动控制方法。其特征是将z轴、y轴和x轴三组亥姆霍兹线圈组正交嵌套安装，使三组线圈在同一谐波电流驱动时各自的组合感抗相等和各自产生的谐波磁场磁感应强度的幅值相同；与机器人轴线方位角相关幅值和相位的同频率正弦谐波驱动电流在三轴正交亥姆霍兹线圈装置包围的一定空间内叠加形成相应方位角旋转轴线的空间万向均匀旋转磁场。通过改变电流频率调整磁场转速，通过改变三轴正交亥姆霍兹线圈驱动电流方向，可改变万向旋转磁场自旋方向。本发明的有益效果是适用于弯曲的人体内环境，实现体内机器人的转向、前进、后退、调速等诸多功能与体内的定位操作。

主权项

1、体内医疗微型机器人万向旋转磁场驱动控制方法，其特征在于：(1)将轴向为z轴的亥姆霍兹线圈组(4)，轴向为y轴的亥姆霍兹线圈组(3)和轴向为x轴的亥姆霍兹线圈组(2)由大到小顺序正交嵌套安装后的三组亥姆霍兹线圈组的电路匹配设计；增加z轴的亥姆霍兹线圈组(4)和y轴的亥姆霍兹线圈组(3)的匝数，使以同一谐波电流驱动时，在三组正交嵌套的亥姆霍兹线圈组产生谐波磁场的磁感应强度的幅值相同，将电感分别串接到y轴的亥姆霍兹线圈组(3)和x轴的亥姆霍兹线圈组(2)上，使三组亥姆霍兹线圈在同一谐波电流驱动时各自的组合感抗相等，保证三轴磁场分量叠加后的磁场是均匀的空间旋转磁场；(2)产生旋转轴为的空间万向旋转磁场时，将方向角α，β，γ的值为输入变量，控制三路输出频率相同的满足公式(6)的函数关系的正弦波谐波信号分别驱动三个轴线相互正交的亥姆霍兹线圈，在其所包围的一定空间内形成均匀的万向旋转磁场；其中，α，β，γ分别为与空间卡迪尔坐标系的x，y，z轴的方向角，I₀为向三组正交亥姆霍兹线圈中通入的交变电流的幅值，ω为施加交变电流的角速度，施加交变电流的频率为f=ω2π;]]>每轴电流正方向与相应的坐标轴之间满足右手定则；(3)空间万向旋转磁场的转速通过改变三组输出正弦信号的频率来实现；磁场强度的大小由三组输出正弦信号的幅值来控制；当需要空间万向旋转磁场反向旋转时，只需要将反转磁场的旋转轴方向的方向角(π+α)，(π+β)，(π+γ)的值为新的输入变量即可，依据满足公式(6)的函数关系的正弦波谐波信号分别驱动三个轴线相互正交的亥姆霍兹线圈，产生反向旋转的万向空间旋转磁场，实现机器人任意方向的后退驱动控制。