磁场与视觉共融的多模态胶囊机器人人机交互控制

摘要：

为了实现磁驱动胶囊内窥镜基于定点悬停调姿的全景观察,提出一种欠驱动双半球胶囊机器人,突破了悬停调姿与滚动行走双重工作模态转换关键技术.为了在肠道弯曲环境内实现滚动行走,提出与视觉相融合的空间万向旋转磁场人机交互控制策略.理论上,依据正交变换推得经纬坐标系下以磁场轴线的侧摆角与俯仰角为独立变量的三相电流形式空间万向旋转磁场叠加公式,完成控制变量降维与解耦,实现磁场轴线沿侧摆或俯仰方向的单独调整;实践上,通过磁矩随动效应带动双半球形胶囊机器人摄像头分别实现侧摆与俯仰2个方向的独立扫描,使机器人轴线对准各段肠道弯曲方向,沿弯曲方向施加滚动磁矩实现胶囊机器人滚动转弯.最后,采用离体猪大肠模拟环境验证人机交互性能.试验表明,通过结合弯曲肠道图像与磁场方位的人机交互控制,既能实现双半球形胶囊机器人在被动模态下的姿态任意调整与全景观察,也能实现在主动模态下沿弯曲环境的滚动行走.

关键词：双半球胶囊机器人、多模态转换、空间万向旋转磁场、正交变换、人机交互

所属期刊栏目：40

分类号：TP242(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金61773084,61175102,51277018

在线出版日期：2018-01-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：72-80