[发明专利]一种胶囊机器人的电磁驱动器

说明书

技术领域

本发明属于电磁驱动技术领域，具体地说是一种胶囊机器人的电 磁驱动器。

背景技术

胶囊机器人是人体消化道检查机器人的一种，是机器人技术在医 疗领域中应用的产物，它具有检查方便、无创伤、无痛苦、无交叉感 染、不影响患者正常工作等优点，可作为消化道疾病，尤其是小肠疾 病诊断的首选方法。“内力-摩擦”型胶囊机器人没有外部的如腿、 轮子等驱动机构，因外形酷似胶囊而得名，它依靠系统内力以及与外 环境间的摩擦力来驱动。基于“内力-摩擦”型胶囊机器人的驱动方 式，要求其驱动器具有体积小、功耗低、输出力大等特点。

目前，主动型胶囊机器人的驱动方式主要有仿生驱动和螺旋驱动 等方式。其中，仿生驱动以模仿蚯蚓和尺蠖的运动方式为主。它以胶 囊本身形变为运动的基础，以消化道管壁作为作用点，因此可能对消 化道壁造成损伤。螺旋驱动方式是使胶囊体产生相对旋转，通过胶囊 外表面的螺纹与肠道内黏液的作用推动胶囊运动；由于驱动机理的限 制，在消化道直径较大的区域，这种驱动方式的效率较低。而利用体 外磁场驱动胶囊旋转的方式，驱动器结构和胶囊的控制过程都很复 杂，不便于实际应用。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种不损伤消 化道的胶囊机器人的电磁驱动器，具有体积小、输出力大、功耗低的 特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括定子及动子，其中定子包括支架、外壳、线圈及垫圈， 动子包括导磁体、导磁垫片、磁钢及导磁端盖，导磁体位于两端设有 支架的外壳内，导磁体上安装有导磁端盖，导磁端盖与导磁体形成的 空间内间隔设有多个磁钢及导磁垫片，在磁钢及导磁垫片与导磁体之 间间隔设有多个线圈及垫圈，导磁体、导磁端盖、磁钢及导磁垫片可 相对线圈及垫圈沿轴向往复移动；两端的支架分别与线圈相抵接。

其中：所述导磁体为一端设有底板、另一端开口的圆柱体，导磁 体沿轴向均布开有多个第二凹槽，相邻第二凹槽之间构成与底板连接 的侧板；导磁体的内径大于磁钢的直径；第二凹槽的内径与磁钢的直 径相同，外径与导磁体的外径相同；所述磁钢为圆柱体，轴向充磁， 同级相对沿轴向排列；导磁垫片的直径与磁钢的直径相同、同轴设置 于相邻磁钢之间；所述导磁端盖的形状与导磁体上的底板的形状相 同，导磁端盖上均布有多个第三凹槽，相邻第三凹槽之间构成第二凸 部；第二凸部插接于导磁体上的第二凹槽，导磁体上的侧板插接于第 三凹槽；所述线圈及垫圈套接在磁钢及导磁垫片外部、位于磁钢及导 磁垫片与导磁体之间，垫圈的直径与线圈的直径相同、同轴设置于相 邻线圈之间；两相邻线圈之间对应一个导磁垫片，该导磁垫片在动子 行程的初始位置与终止位置分别与两个相邻线圈相对应；外壳为圆柱 体，两端分别均布有多个第一凹槽；所述支架由圆环及爪组成，圆环 的外径与外壳的内径相同；圆环上均布有多个爪，爪上设有弧形的第 一凸部，爪插接于外壳的第一凹槽，第一凸部的截面抵接于线圈；磁 钢为三个，线圈为四个，第一、三线圈为一组供电线圈，同时供有相 反方向的电流，第二、四线圈为一组供电线圈，同时供有相反方向的 电流。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明针对“内力-摩擦”型胶囊机器人的驱动方式而设计， 结构简单、体积小，输出力大，功耗低。

2.本发明采用聚磁的结构设计，在磁钢之间用导磁垫片隔开， 使得驱动线圈处于强气隙磁场中，提高了能量的利用率。

3.本发明利用外壳内部的线圈驱动，避免了对消化道造成损伤。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明的内部结构剖视图；

图3为本发明的磁钢装配组与线圈、垫圈装配组的结构示意图；

图4为图2中外壳的结构示意图；

图5为图2中导磁体的结构示意图；

图6为图2中支架的结构示意图；

图7为图2中导磁端盖的结构示意图；

其中：1为导磁体，2为导磁垫片，3为磁钢，4为线圈，5为垫 圈，6为支架，7为外壳，8为导磁端盖，9为第一凹槽，10为侧板， 11为第二凹槽，12为底板，13为圆环，14为爪，15为第一凸部， 16为第二凸部，17为第三凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。