膠囊機(jī)器人磁導(dǎo)航萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁矢量的誤差研究.pdf

1、磁驅(qū)動(dòng)膠囊機(jī)器人不僅能夠有效解決膠囊機(jī)器人驅(qū)動(dòng)所需的能量問(wèn)題，而且可以作為驅(qū)動(dòng)源對(duì)膠囊機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)人體胃腸道的高效、無(wú)創(chuàng)遍歷檢查，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
　　本課題組研發(fā)出一種通過(guò)向三軸正交嵌套亥姆霍茲線圈提供三相正弦電流疊加空間萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁矢量驅(qū)動(dòng)膠囊機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)全懸浮游動(dòng)的花瓣型膠囊機(jī)器人系統(tǒng)。為了提高花瓣型膠囊機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整與轉(zhuǎn)彎磁導(dǎo)航的精度，本文對(duì)膠囊機(jī)器人驅(qū)動(dòng)磁矢量——空

2、間萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁矢量的誤差問(wèn)題進(jìn)行研究和校正。
　　首先，基于空間萬(wàn)向旋轉(zhuǎn)磁矢量疊加原理，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁矢量誤差的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，得出三組亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)以及相位差不匹配不僅會(huì)使所生成的旋轉(zhuǎn)磁矢量產(chǎn)生方位誤差，還會(huì)使旋轉(zhuǎn)磁矢量的末端軌跡形狀發(fā)生改變，即產(chǎn)生磁矢量大小誤差。
　　其次，借助曲線論定理證明在線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)與相位差影響下所疊加的實(shí)際旋轉(zhuǎn)磁矢量的末端軌跡仍為平面曲線，在此基礎(chǔ)上建立了旋轉(zhuǎn)磁矢量方位誤差和大小誤差的數(shù)學(xué)模型。

3、并通過(guò)仿真分析，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁矢量方位誤差和大小誤差規(guī)律進(jìn)行研究。
　　旋轉(zhuǎn)磁矢量大小誤差的存在，導(dǎo)致膠囊機(jī)器人旋轉(zhuǎn)時(shí)的磁力矩發(fā)生波動(dòng)，使得其穩(wěn)定性變差，甚至發(fā)生丟步現(xiàn)象，影響膠囊機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)效率;旋轉(zhuǎn)磁矢量方位誤差的存在，致使膠囊機(jī)器人的姿態(tài)控制不準(zhǔn)確，增加膠囊機(jī)器人行走過(guò)程中發(fā)生碰壁的風(fēng)險(xiǎn)，不利于高效順利地完成整個(gè)胃腸道的診療。
　　為此，提出了雙誤差補(bǔ)償方法對(duì)旋轉(zhuǎn)磁矢量的誤差進(jìn)行校正，其中包含基于三組線圈結(jié)構(gòu)參數(shù)的電流幅值補(bǔ)