电磁场平台及具有其的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电磁场平台及具有其的控制系统。电磁场平台包括用于产生匀强磁场的亥姆霍兹线圈，用于产生均匀的梯度磁场的麦克斯韦线圈，其中，麦克斯韦线圈的中心轴线与亥姆霍兹线圈的中心轴线重叠，用于支撑所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈且可带动所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈在水平面内旋转的旋转台，工作台和电源。本发明专利技术实施例所提供的电磁场平台至少能够实现结构简单、易于驱动磁控微机器人转向和提高控制精度之一的发明专利技术目的。明目的。明目的。

【技术实现步骤摘要】
电磁场平台及具有其的控制系统


[0001]本专利技术涉及电磁场的
，特别是涉及一种电磁场平台及具有其的控制系统。

技术介绍

[0002]磁控微机器人具有小尺寸、自由无约束和可控的优点，在生物、医学、微组装、微纳操作方面得到了广泛关注。磁控微机器人在微流控芯片上的微粒检测、运输、微小零件的加工与组装、微电路系统的装配作业等均发挥着重要作用。磁控微机器人在医学领域，人体血管内进行靶向载药、微创/无创诊断和手术等应用已经成为热门，它的应用大大减缓病人受到的痛苦。当人体的某个器官发生病变时，一般外科医生是通过对患者进行外科手术来进行治疗。磁控微机器人则是直接进入狭窄的人体器官通道(如肠道、食道、血管等)，对病变的部位进行治疗。
[0003]磁控微机器人的运动是基于磁场变化的原理进行驱动控制。磁场驱动具有极大的优势，因为磁场对人体细胞组织无损伤且穿透性强，微纳米机器人无需携带电源等动力。目前，驱动磁控微机器人的磁场装置不仅价格昂贵、结构复杂，而且不易驱动磁控微机器人的转向且控制精度不高。
[0004]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种电磁场平台及具有其的控制系统。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种电磁场平台及具有其的控制系统。本专利技术实施例所提供的电磁场平台至少能够实现结构简单、易于驱动磁控微机器人转向和提高控制精度之一的专利技术目的。本专利技术实施例所提供的控制系统包括所述电磁场平台，能够控制磁控微机器人定位至目标位置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种电磁场平台包括：亥姆霍兹线圈，用于在沿所述亥姆霍兹线圈的轴线方向的预设区域内产生匀强磁场；麦克斯韦线圈，用于在沿所述麦克斯韦线圈的轴线方向的预设区域内产生均匀的梯度磁场；所述麦克斯韦线圈的中心轴线与所述亥姆霍兹线圈的中心轴线重叠；旋转台，用于支撑所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈且可带动所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈在水平面内旋转；工作台，用于作为磁控机器人的工作区域；电源，用于为所述电磁场平台提供动力源。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述电源包括第一直流电源，与所述亥姆霍兹线圈连接，用于对所述亥姆霍兹线圈提供电流；第二直流电源，与所述麦克斯韦线圈连接，用于对所述麦克斯韦线圈提供电流。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述旋转台包括旋转台平台，用于支撑所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈；旋转电机，用于驱动所述旋转台平台在水平内旋转，从而带动所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈在水平面内旋转。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述电源包括交流电源，与所述旋转电机连接，用于对所述旋转电机提供动力源。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述亥姆霍兹线圈包括第一亥姆霍兹线圈和第二亥姆霍兹线圈，所述麦克斯韦线圈包括第一麦克斯韦线圈和第二麦克斯韦线圈，所述第一亥姆霍兹线圈与所述第二亥姆霍兹线圈同轴间隔预设距离，所述第一麦克斯韦线圈与所述第一亥姆霍兹线圈相邻，所述第二麦克斯韦线圈与所述第二亥姆霍兹线圈相邻。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述第一麦克斯韦线圈位于所述第一亥姆霍兹线圈的相邻外侧，所述第二麦克斯韦线圈位于所述第二亥姆霍兹线圈的相邻外侧。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述工作台位于所述第一亥姆霍兹线圈与所述第二亥姆霍兹线圈之间，所述工作台的平面与所述亥姆霍兹线圈的中心轴线平行。
[0013]本专利技术实施例还提供一种控制系统。该控制系统包括如上所述的任意一种电磁场平台；识别装置，用于识别位于所述电磁场平台中工作台上的磁控微机器人的位置及姿态并输出所述位置及姿态信息；控制装置，与所述识别装置连接，基于所述磁控微机器人的位置及姿态信息控制磁控微机器人运动至目标位置。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述识别装置包括视频跟踪单元，通过视频或图像方式捕捉磁控微机器人的位置及姿态；图像处理单元，根据所述视频跟踪单元输出的视频或图像分析并获得磁控微机器人的位置及姿态信息。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述控制装置根据所述位置及姿态信息和目标位置之差，采用自动控制算法给所述电磁场平台输出控制指令，所述电磁场平台根据所述控制指令驱动旋转台旋转指定角度或\和给所述麦克斯韦线圈输入指定电流或\和给所述亥姆霍兹线圈输入指定电流。
[0016]本专利技术具有以下优点：
[0017]本专利技术实施例所提供的电磁场平台采用亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈即可实现匀强磁场、均匀梯度磁场，采用在水平面上可控旋转的旋转台即可改变磁场方向，从而简便地实现控制磁控微机器人的转向，且转向精度高、转向响应速度快。本专利技术实施例所提供的电磁场平台的结构简单、相应地成本也低。本专利技术实施例所提供的控制系统包括上述电磁场平台，因此也具有电磁场平台所具有的优势。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的电磁场平台的结构示意图；
[0020]图2为图1所示实施例的电磁场平台的主视示意图；
[0021]图3为图1所示实施例的电磁场平台的俯视示意图；
[0022]图4为图1所示实施例中磁控微机器人所受亥姆霍兹线圈扭矩的示意图；
[0023]图5为图1所示实施例中磁控微机器人所受麦克斯韦线圈磁力的示意图；
[0024]图6为本专利技术实施例提供的控制系统的模块示意图；
[0025]图7为图6所示实施例中控制系统的控制流程的示意图；
[0026]图8(a)、8(b)、8(c)、8(d)、8(e)、8(f)、8(g)为图6所示实施例控制磁控微机器人不同运动轨迹的实验示意图。
[0027]附图中的标记说明：
[0028]200、控制系统
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100、电磁场平台
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10、亥姆霍兹线圈
[0029]11、第一亥姆霍兹线圈
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13、第二亥姆霍兹线圈
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20、麦克斯韦线圈
[0030]21、第一麦克斯韦线圈
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23、第二麦克斯韦线圈
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30、工作台
[0031]40、旋转台
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41、旋转台平台
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43、旋转电机
[0032]50、第一直流电源
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52、第二直流电源
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54、交流电源
[0033]60、控制模块
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70、识别装置
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁场平台，其特征在于，所述电磁场平台包括：亥姆霍兹线圈，用于在沿所述亥姆霍兹线圈的轴线方向的预设区域内产生匀强磁场；麦克斯韦线圈，用于在沿所述麦克斯韦线圈的轴线方向的预设区域内产生均匀的梯度磁场；所述麦克斯韦线圈的中心轴线与所述亥姆霍兹线圈的中心轴线重叠；旋转台，用于支撑所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈，且可带动所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈在水平面内旋转；工作台，用于作为磁控机器人的工作区域；电源，用于为所述电磁场平台提供动力源。2.根据权利要求1所述的一种电磁场平台，其特征在于，所述电源包括：第一直流电源，与所述亥姆霍兹线圈连接，用于对所述亥姆霍兹线圈提供电流；第二直流电源，与所述麦克斯韦线圈连接，用于对所述麦克斯韦线圈提供电流。3.根据权利要求1所述的一种电磁场平台，其特征在于，所述旋转台包括：旋转台平台，用于支撑所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈；旋转电机，用于驱动所述旋转台平台在水平内旋转，从而带动所述亥姆霍兹线圈与所述麦克斯韦线圈在水平面内旋转。4.根据权利要求3所述的一种电磁场平台，其特征在于，所述电源包括交流电源，与所述旋转电机连接，用于对所述旋转电机提供动力源。5.根据权利要求1所述的一种电磁场平台，其特征在于，所述亥姆霍兹线圈包括第一亥姆霍兹线圈和第二亥姆霍兹线圈，所述麦克斯韦线圈包括第一麦克斯韦线圈和第二麦克斯韦线圈，所述第一亥姆霍兹线圈与所述第二亥姆霍兹线圈同轴间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩，张炳胜，牛福洲，程亮，孙妍珺，李相鹏，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：