[發明專利]微型機器人的進動控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010524943.X
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111633630B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 朱旗
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00;B25J9/16;F16L55/32;F16L55/40
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

本發明公開了一種微型機器人的進動控制系統及方法，該方案采用電磁線圈相互之間的電磁力作為驅動力，基于電磁驅動的多段式微型機器人的進動控制系統利用多個螺線管產生微型機器人運動所需要電磁驅動力，通過控制微型機器人多段結構中多個螺線管之間的吸引和排斥可以實現微型機器人在一維方向上產生進動，是一種簡單的驅動方式，同時通過微型機器人外部控制程序和運動指令可以方便控制微型機器人的運動狀態，另外，本發明的微型機器人可以很方便地在微管道環境內運動而不會對管道造成損傷和卡塞，安全可靠。

技術領域

本發明涉及微型機器人領域，尤其涉及一種微型機器人的進動控制系統及方法。

背景技術

隨著社會需求的增長，微型機器人得到了快速的發展和廣泛的應用，涉及領域包括醫療、農業、工業及航空航天等領域，例如，工業領域用于工業管道檢查的微型機器人等。

目前，微型機器人的運動控制問題是研究的一個重要方向，也是很多應用領域亟待解決的問題。

針對微型機器人的運動控制方式，目前的研究可以分為兩種途徑：(1)利用微型機器人內置的永磁體(或通電線圈)和外部磁場之間的相互作用力實現微型機器人的運動。這種方式已經用于部分商業膠囊內窺鏡產品，如日本Olympus公司2004年研制成功的EndoCapsule系列膠囊內窺鏡產品、日本RF system lab公司2008年推出的NorikaSayaka型號膠囊內窺鏡產品、中國重慶金山科技集團有限公司2009年推出的OMOM系列中的“慧圖”磁控膠囊胃鏡產品、中國上海安翰醫療技術公司2013年推出的NaviCamTM系列膠囊內窺鏡產品等；(2)在微型機器人結構中引入機械裝置實現運動。如仿蚯蚓或尺蠖的微型機器人引入可伸縮的枝節結構實現“一屈一伸”的一維方向運動(Glozman D,Hassidov N,Senesh M,etal.A Self-Propelled Inflatable Earthworm-Like Endoscope Actuated by SingleSupply Line[J].Biomedical Engineering,IEEE Transactions on,2010,57(6):1264-1272.)、足式爬行微型機器人通過機械腿的展開和收攏控制機體的停止和繼續運動(GlassP,Cheung E,Sitti M.A legged anchoring mechanism for capsule endoscopes usingmicropatterned adhesives[J].IEEE Transactions on Biomedical Engineering,2008,55(12):2759-2767.)、劃槳式爬行微型機器人通過微型機器人內部的電機帶動機械腿滑動推動機體前進(Park S,Park H,Park S,et al.A paddling based locomotive mechanismfor capsule endoscopes[J].Journal of mechanical science and technology,2006,20(7):1012-1018.)等。

上述兩種微型機器人的運動控制方式雖然是目前該領域研究的重要方向，但是仍然存在一些缺點和局限性。對于外磁場驅動方式，一方面需要體外足夠強的磁場和配套的磁控平臺，另一方面，磁控平臺體積很大，難以移動式使用，應用場景受限，且上述控制過程復雜。對于機械式驅動方式，不但機械腿等機械結構可能會損傷到所應用的管道，而且這種機械裝置的工作需要耗費大量的能量。

發明內容

本發明的目的是提供一種微型機器人的進動控制系統及方法，用于克服現行微型機器人的運動控制方式中控制復雜、控制平臺體積較大、對所應用管道有損傷和耗能大等缺點，可以對管道中微型機器人實現進動控制，具有易于控制、驅動方式簡單、驅動力強、安全可靠等特點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種微型機器人的進動控制系統，包括：微型機器人和外部人機交互系統；