肠道微型机器人非接触方位磁控系统研究*

迟明路，王元利，常 成，钱晓艳，任沁超，王江涛，贾佳文

(1.河南工学院 智能工程学院，河南 新乡 453003；2. 河南工学院 车辆与交通工程学院，河南 新乡 453003；3. 河南工学院 经济学院，河南 新乡 453003；4. 江苏汇博机器人技术股份有限公司，江苏 苏州 215121)

0 引言

由于无创手术时间短、恢复快、无疼痛的特点，近年来该技术已成为医学研究的热点[1]。无线微型胶囊机器人作为一种全新的无创诊疗手段，可通过人体吞服完成全消化道疾病的诊察[2，3]。目前，临床使用的被动微型机器人利用胃肠道自然蠕动力和自身重力移动[4]，无法自主控制，也不能停留于病患特定位置进行长时间而详细的观察，限制了各医疗机构将其作为胃肠道无痛诊治工具的应用[5]。被动机器人系统的主要问题是缺乏主动控制能力，无法根据实际需要进行相应的控制[6-8]。为满足主动可控运动要求，本文研制了一种手持式非接触方位磁控系统，控制微型机器人在肠道中主动前进和后退。使用STC89C52单片机作为主控核心，对步进电机进行转速控制，在旋转过程中外部条形磁铁形成的旋转磁场，对微型机器人产生耦合作用力，再利用磁机耦合作用[9，10]驱动微型机器人在外部磁场作用下行走。

1 肠道微型机器人磁控系统设计

1.1 系统总体结构设计

采用手持式磁场发生器驱动微型机器人，利用3D打印技术打印微型机器人本体，机器人内部置入径向磁化的钕铁硼永磁体作为内驱动器。微型机器人磁控系统使用STC89C52单片机作为主控芯片，采用42型步进电机作为磁场动力源，步进电机的供电电压为24 V，单片机供电电压为5 V。……