[發明專利]一種無線膠囊機器人系統及控制方法

在審

• 申請號: 202010722229.1
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111839431A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陽萬安;戴厚德
• 申請（專利權）人: 福建世新機器人科技有限公司
• 主分類號: A61B1/04
• 分類號: A61B1/04;A61B1/045
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發明提供了醫療檢測設備技術領域的一種無線膠囊機器人系統及控制方法，系統包括：膠囊機器人；永磁環，設于所述膠囊機器人的外側；計算機；驅動裝置，與所述計算機連接，并通過所述永磁環驅動膠囊機器人運動；第一無線通信模塊，一端與所述計算機連接，另一端與所述膠囊機器人連接；無線交變電磁跟蹤裝置，與所述計算機連接，并與所述膠囊機器人電磁耦合。本發明的優點在于：極大的提升了膠囊機器人位置跟蹤和位姿控制的精度以及系統穩定性。

技術領域

本發明涉及醫療檢測設備技術領域，特別指一種無線膠囊機器人系統及控制方法。

背景技術

無線膠囊機器人具有內窺鏡檢查、病理取樣和施藥等功能，可以完成無痛無創的消化道檢查和手術，是對傳統的有線胃鏡和外科手術方式的革命性突破，具有更高的效率和安全性。

2001年5月以色列的Given Imaging公司推出名為“M2A”的第一款膠囊狀內窺鏡，可連續拍攝小腸內壁的圖像6～8個小時以上；其驅動方式是采用基于消化道自然蠕動的被動運動方式，M2A在體內的定位通過面向無線通訊的體外射頻天線陣列實現，但是存在精度較低的缺點。當膠囊機器人滯留在體內時，需要通過X射線拍攝其在體內實際位置并通過手術取出。

為了實現無線膠囊機器人在體內的實時跟蹤定位，瑞士V.Schlageter、香港中文大學孟慶虎/胡超教授團隊、重慶大學皮喜田教授團隊、上海交通大學顏國正團隊等通過磁傳感器陣列對內嵌永磁鐵的無線膠囊機器人實現位姿跟蹤，但是其精度受到地磁場等環境磁場影響且沒有與之有效協作的驅動方式相結合。一些科研機構及企業開始研發主動驅動或者外部驅動的膠囊機器人，比如RF System Lab公司公布了一種不使用電池的膠囊內窺鏡樣機原型“Norika3”。病人身穿嵌有三組發射線圈和接收線圈的背心，線圈發送射頻。膠囊內同樣有三組60度間隔的線圈，在經過磁線圈接收并經電容器轉換后感應出電流，形成一個三極電機的模式，從而控制膠囊的旋轉，以便不同方向觀察病灶，但該方法存在系統復雜且穩定性不夠的缺點。安翰科技(武漢)股份有限公司推出“磁控膠囊胃鏡系統”系列產品，通過外部永磁體系統驅動內嵌永磁體磁環的磁控膠囊；由于外部驅動磁場遠大于磁控膠囊內部磁環的磁場，基于永磁的膠囊機器人跟蹤方式無法與磁驅動同時協同工作。

綜上所述，傳統的膠囊機器人存在位置跟蹤和位姿控制精度低、穩定性差的缺點，而位置跟蹤是位姿控制的基礎，只有結合位置跟蹤和位姿控制才能實現基于閉環方式的膠囊機器人的智能控制。因此，如何提供一種無線膠囊機器人系統及控制方法，實現提升膠囊機器人位置跟蹤和位姿控制的精度以及系統穩定性，成為一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題，在于提供一種無線膠囊機器人系統及控制方法，實現提升膠囊機器人位置跟蹤和位姿控制的精度以及系統穩定性。

第一方面，本發明提供了一種無線膠囊機器人系統，包括：

膠囊機器人；

永磁環，設于所述膠囊機器人的外側；

計算機；

驅動裝置，與所述計算機連接，并通過所述永磁環驅動膠囊機器人運動；

第一無線通信模塊，一端與所述計算機連接，另一端與所述膠囊機器人連接；

無線交變電磁跟蹤裝置，與所述計算機連接，并與所述膠囊機器人電磁耦合。

進一步地，所述膠囊機器人包括：

殼體，外側環設所述永磁環；

MCU，設于所述殼體內；

電源模塊，與所述MCU連接，并設于所述殼體內；

攝像頭，與所述MCU連接，并設于所述殼體內；

溫度傳感器，與所述MCU連接，并設于所述殼體內；