[發明專利]磁場與視覺相結合的醫療微型機器人體內姿態定位方法

無效

• 申請號: 200810011952.8
• 申請日: 2008-06-19
• 公開（公告）號: CN101297756A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 張永順;王殿龍;郭東明;岳明;楊振強
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A61B5/06
• 分類號: A61B5/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

1、磁場與視覺相結合的醫療微型機器人體內姿態定位方法，其特征在于：

(1)規劃三軸正交嵌套亥姆霍茲線圈組圍成的空間，以便包容人體與病床；將三組亥姆霍茲線圈組從大到小的順序相互正交嵌套的安裝方案，完成匹配設計，使三組亥姆霍茲線圈施加同一直流電流時，在三軸正交嵌套亥姆霍茲線圈組圍成的邊長為最大方形亥姆霍茲線圈邊長三分之二的中心立體區域內產生的靜態磁場強度相等；

(2)通過搖桿手柄(e)的傾角傳感器(f)采集到的空間三軸傾角數據去驅動三軸正交嵌套亥姆霍茲線圈磁場疊加裝置(c)，在其中心區域疊加形成的均勻直流磁場的方位角與搖桿手柄(e)軸線方向角一致；

(3)借助機器人內嵌檢測系統(d)的無線視頻傳送與姿態檢測系統控制器(g)圖像接收系統觀察到萬向小磁針(6)與機器人內部特定標記(7)重合時，即實現了外磁場方位角與機器人軸線重合，將姿態方位角檢測問題轉化為外加直流磁場方位角數值直接讀取的已知變量；

(4)調節搖桿手柄(e)，改變外加磁場矢量的方位角，當小磁針(6)旋轉到跟機器人軸線重合時，如果機器人本體載有內嵌徑向磁化釹鐵硼驅動器(4)，則機器人軸線的姿態角要通過公式(3)修正求得機器人軸線的姿態方位角α、β、γ；

bx=cosφsinαBX′+(cosφcosαcosβsinα-sinφcosγsinα)BY′+(cosφcosαcosγsinα+sinφcosβsinα)BZ′0=sinφsinαBX′+(sinφcosαcosβsinα+cosφcosγsinα)BY′+(sinφcosαcosγsinα-cosφcosβsinα)BZ′Bz′=-cosαBX′+cosβBY′+cosγBZ′cos2α+cos2β+cos2γ=1---(3)]]>

式中：B′_X、B′_Y、B′_Z為外加磁矢量B′在固定坐標系OXYZ的X、Y、Z三個軸上的投影，為已知量，

B′=BX′BY′BZ′=Kcosα′cosβ′cosγ′]]>外施加磁場方向角為α′β′γ′]]>

b_x為內驅動器(4)在小磁針(6)處產生的大小已知的靜磁場，α、β、γ為機器人軸線在固定坐標系OXYZ內的待求姿態方位角，φ為坐標變換時動坐標系oxnyz繞Z軸的待求旋轉角。