[发明专利]一种无线胶囊机器人系统及控制方法

说明书

本发明提供了医疗检测设备技术领域的一种无线胶囊机器人系统及控制方法，系统包括：胶囊机器人；永磁环，设于所述胶囊机器人的外侧；计算机；驱动装置，与所述计算机连接，并通过所述永磁环驱动胶囊机器人运动；第一无线通信模块，一端与所述计算机连接，另一端与所述胶囊机器人连接；无线交变电磁跟踪装置，与所述计算机连接，并与所述胶囊机器人电磁耦合。本发明的优点在于：极大的提升了胶囊机器人位置跟踪和位姿控制的精度以及系统稳定性。

技术领域

本发明涉及医疗检测设备技术领域，特别指一种无线胶囊机器人系统及控制方法。

背景技术

无线胶囊机器人具有内窥镜检查、病理取样和施药等功能，可以完成无痛无创的消化道检查和手术，是对传统的有线胃镜和外科手术方式的革命性突破，具有更高的效率和安全性。

2001年5月以色列的Given Imaging公司推出名为“M2A”的第一款胶囊状内窥镜，可连续拍摄小肠内壁的图像6～8个小时以上；其驱动方式是采用基于消化道自然蠕动的被动运动方式，M2A在体内的定位通过面向无线通讯的体外射频天线阵列实现，但是存在精度较低的缺点。当胶囊机器人滞留在体内时，需要通过X射线拍摄其在体内实际位置并通过手术取出。

为了实现无线胶囊机器人在体内的实时跟踪定位，瑞士V.Schlageter、香港中文大学孟庆虎/胡超教授团队、重庆大学皮喜田教授团队、上海交通大学颜国正团队等通过磁传感器阵列对内嵌永磁铁的无线胶囊机器人实现位姿跟踪，但是其精度受到地磁场等环境磁场影响且没有与之有效协作的驱动方式相结合。一些科研机构及企业开始研发主动驱动或者外部驱动的胶囊机器人，比如RF System Lab公司公布了一种不使用电池的胶囊内窥镜样机原型“Norika3”。病人身穿嵌有三组发射线圈和接收线圈的背心，线圈发送射频。胶囊内同样有三组60度间隔的线圈，在经过磁线圈接收并经电容器转换后感应出电流，形成一个三极电机的模式，从而控制胶囊的旋转，以便不同方向观察病灶，但该方法存在系统复杂且稳定性不够的缺点。安翰科技(武汉)股份有限公司推出“磁控胶囊胃镜系统”系列产品，通过外部永磁体系统驱动内嵌永磁体磁环的磁控胶囊；由于外部驱动磁场远大于磁控胶囊内部磁环的磁场，基于永磁的胶囊机器人跟踪方式无法与磁驱动同时协同工作。

综上所述，传统的胶囊机器人存在位置跟踪和位姿控制精度低、稳定性差的缺点，而位置跟踪是位姿控制的基础，只有结合位置跟踪和位姿控制才能实现基于闭环方式的胶囊机器人的智能控制。因此，如何提供一种无线胶囊机器人系统及控制方法，实现提升胶囊机器人位置跟踪和位姿控制的精度以及系统稳定性，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种无线胶囊机器人系统及控制方法，实现提升胶囊机器人位置跟踪和位姿控制的精度以及系统稳定性。

第一方面，本发明提供了一种无线胶囊机器人系统，包括：

胶囊机器人；

永磁环，设于所述胶囊机器人的外侧；

计算机；

驱动装置，与所述计算机连接，并通过所述永磁环驱动胶囊机器人运动；

第一无线通信模块，一端与所述计算机连接，另一端与所述胶囊机器人连接；

无线交变电磁跟踪装置，与所述计算机连接，并与所述胶囊机器人电磁耦合。

进一步地，所述胶囊机器人包括：

壳体，外侧环设所述永磁环；

MCU，设于所述壳体内；

电源模块，与所述MCU连接，并设于所述壳体内；

摄像头，与所述MCU连接，并设于所述壳体内；

温度传感器，与所述MCU连接，并设于所述壳体内；