一种双视场的胶囊机器人系统的制作方法

1.本技术涉及胶囊机器人技术领域，尤其是涉及一种双视场的胶囊机器人系统。


背景技术：

2.双视场胶囊机器人是一种能够在人体内部自由穿梭，以对人体进行内窥镜检查和手术的医疗类机器人，相比较于传统的手术需要进行开刀来对病症加以处理，现在可通过双视场胶囊机器人通过口腔、肛门等人体通道进入人体体内，减少了对人体的损伤和减轻了患者的痛苦。然而在胶囊机器人进入到人体后，胶囊机器人大多是随着肠胃的蠕动而带动胶囊机器人随着蠕动的方向移动而移动，无法很好而又准确的对病人体内进行拍摄，且拍摄的图像较为随机，不具有一定的连续和整体性，医生在对病人进行诊断时，无法有效的判别，使得医生对病人的病情进行判断时造成了干扰，存在改进之处。


技术实现要素：

3.为了解决胶囊机器人的驱动问题，本技术提供了一种双视场的胶囊机器人系统。
4.本技术提供的一种双视场的胶囊机器人系统，采用如下技术方案：
5.一种双视场的胶囊机器人系统，包括：移动外壳和驱动内壳，所述移动外壳套设在所述驱动内壳的外部，用于对驱动内壳进行保护，所述驱动内壳中包含双图像采集模块、驱动模块、控制模块和通信模块，所述驱动模块和所述双图像采集模块与所述控制模块均信号连接，所述通信模块与所述双图像采集模块和控制模块信号连接；
6.所述通信模块用于接收外界操作指令并传输至所述控制模块，所述控制模块接收所述外界操作指令并对所述双图像采集模块和所述驱动模块加以控制，并输出控制信号；
7.所述双图像采集模块接收所述控制信号并启动，以对人体内部状况进行采集，并输出图像采集信号至所述通信模块，以传输至外界；
8.所述驱动模块包括重心组件和步进电机，所述步进电机与所述控制模块信号连接，用于接收控制信号并启动以对重心组件进行调节，胶囊机器人根据重心组件的位置变化而产生位移。
9.优选的，所述重心组件包括重心球和连接单元，所述连接单元包含多个连接杆，并组成“米”字形结构，所述重心球可拆卸设置在一个所述连接杆上，所述连接单元的中心点开设有小孔；
10.所述步进电机的输出轴穿过所述小孔，并与所述连接单元固定连接，所述步进电机接收所述控制信号并启动，以使得与连接单元连接的重心球发生偏移，以改变胶囊机器人的重心。
11.优选的，所述驱动内壳与所述连接单元旋转方向一致的侧壁上开设有限位槽，所述重心球设置在限位槽中；
12.所述重心球与所述连接单元均采用磁吸结构，并通过磁吸结构将所述重心球与所述连接单元紧密连接，连接单元在步进电机的作用下进行转动时，使得重心球在所述限位
槽内移动；
13.所述限位槽内还设置有磁石，所述磁石在所述限位槽内自由移动，所述磁石的磁极与所述重心球的磁极相同，且所述磁石与所述重心球的相斥力大于所述重心球与所述连接单元的吸引力。
14.优选的，所述限位槽内还均匀的设置有限位孔，所述磁石设置在所述限位孔中，并能够在自身重力的作用下在所述限位孔间移动。
15.优选的，所述磁石对所述重心球的相斥力小于所述磁石在重力作用下的重力，所述连接单元的磁极与所述磁石的磁极相反，所述重心球在所述磁石的相斥力的作用下，使所述重力块脱离所述连接单元并在所述磁石与所述连接单元的相互作用下，加速所述连接单元转动，并使得所述重力块与所述连接单元的另一个连接杆相吸附。
16.优选的，所述步进电机的转动角度为固定角度，并在胶囊机器人整体重心趋于稳定时，步进电机再次转动。
17.优选的，所述双图像采集模块包括双摄像采集单元和同步电机；
18.所述双摄像采集单元与所述控制模块和所述通信模块信号连接，所述双摄像采集单元接收所述控制信号并启动，对人体内部状况进行图像采集，并将采集到的图像信息通过通信模块传输至外界；所述双摄像采集单元包括大视场摄像头和小视场摄像头，所述大视场摄像头用于对人体内部状况的全面采集，所述小视场摄像头用于对局部出现状况的人体进行局部放大详细采集。
19.所述同步电机与所述控制模块信号连接，用于对所述双摄像采集单元进行角度控制，所述同步电机接收所述控制信号，以对所述同步电机的转动角度加以控制，所述同步电机在进行转动时调节所述双摄像采集单元的采集角度和采集方向。
20.优选的，当需要对所述双摄像采集单元进行角度固定采集时，将所述同步电机的控制信号与所述步进电机的控制信号相同步，使得所述同步电机的转动角度和转动频次与所述步进电机相一致。
21.优选的，所述连接杆上设置有移动滑块，所述移动滑块在所述连接杆上自由移动，与所述移动滑块相对应的驱动外壳的侧壁上设置有挡板，所述挡板在所述移动滑块滑落至所述连接杆的固定位置，所述挡板与所述移动滑块相互抵触，使得所述连接杆在与所述磁石作用下加速移动时，使得胶囊机器人发生加速移动。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
23.1.通过将双视场的胶囊机器人分成移动外壳和驱动内壳两个部分，移动外壳对驱动内壳进行保护，同时也为驱动内壳内包含的双图像采集模块对人体内部状况的采集提供条件，驱动内壳内还包括驱动模块、控制模块和通信模块，通信模块用于与外界进行信息交互，当接收到外界指令时，通信模块将外界指令传输至控制模块，控制模块对外界指令进行分析，并根据外界指令输出对应的控制信号，双图像采集模块接收控制信号并进行启动以对人体内部状况进行采集，并输出图像采集信号至通信模块以传输至外界供医生进行查看，步进电机接收控制信号并启动以对重心组件进行调节，以使得胶囊机器人的重心位置发生变化并在重力作用下发生位移，为胶囊机器人的驱动提供了主动可控性；
24.2.借助重心球、连接杆、限位槽和磁石使得在胶囊机器人不具有动力源时，在重力的作用下使得磁石与重心球的位置关系发生变化，由于重心球、连接杆和磁石均采用磁性
材料，在磁石和重心球之间的距离发生改变时，磁石与重心球的相斥力使得重心球脱离连接杆并沿着限位槽向远离磁石方向移动，而连接杆在磁石的相互牵引力的作用下迅速向磁石靠近，从而使得远离磁石的重心球与另一个连接杆相互牵引吸附，使得胶囊机器人的重心一直处于变化状态，从而使得在不具有动力源的状况下，胶囊机器人依旧能够移动，有助于胶囊机器人从人体内排出，提高了胶囊机器人的安全性；
25.3.综合利用连接杆上设置的移动滑块和与移动滑块相对应的侧壁上设置的挡板，在胶囊机器人不具有动力源时，磁石对连接杆的相互牵引作用使得连接杆加速向磁石靠近，设置在连接杆上的移动滑块滑动至指定位置，使得滑块与挡板相互抵接，在连接杆加速向磁石靠近时，在移动滑块和挡板的相互作用下使得胶囊机器人的转动速度增加，增加了对移动环境的适应性。
附图说明
26.图1为本实施例主要体现双视场的胶囊机器人系统的结构示意图中的主视图；
27.图2为本实施例主要体现双视场的胶囊机器人系统的结构示意图中侧视图；
28.图3为本实施例主要体现双视场的胶囊机器人系统的模块框图。
29.附图标记：1、移动外壳；2、驱动内壳；21、限位槽；22、限位孔；23、挡板；3、驱动模块；31、重心组件；311、重心球；312、连接单元；3121、连接杆；3122、移动滑块；313、磁石；32、步进电机；4、双图像采集模块；41、双摄像采集单元；42、同步电机；5、控制模块；6、通信模块。
具体实施方式
30.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开了一种双视场的胶囊机器人系统。
32.实施例：如图1和图3所示，本发明一种双视场的胶囊机器人系统，包括：移动外壳1和驱动内壳2，移动外壳1与驱动内壳2套设连接用于对内部结构进行保护，驱动内壳2包括双图像采集模块4、驱动模块3、控制模块5和通信模块6，控制模块5与双图像采集模块4和驱动模块3信号连接，用于对双图像采集模块4和驱动模块3加以控制，通信模块6与双图像采集模块4信号连接，用于接收双图像采集模块4采集到的图像信号并传输至外界。
33.参考图2，驱动模块3包括重心组件31和步进电机32，重心组件31包括重心球311和连接单元312，重心球311用于调节胶囊机器人的重心位置，连接单元312由多个连接杆3121以一点为圆心，均匀分布而组成，重心球311和连接杆3121延伸出的一端设置成磁吸结构，使得重心球311能够吸附在连接杆3121上，多个连接杆3121的交汇处开设有小孔，步进电机32的输出轴穿过小孔并与连接单元312固定连接，使得步进电机32在转动时带动连接单元312转动，从而对重心球311的位置进行调节，使得胶囊机器人的重心发生偏移，进而在重力的作用下，使得胶囊机器人发生位移。
34.运用中，医护人员通过外部设备发送指令信号，通信模块6接收指令信号并输出至控制模块5，控制模块5接收指令信号并转化为控制信号，步进电机32与控制模块5信号连接，用于接收控制信号并启动，步进电机32转动以带动连接单元312转动，连接单元312通过磁吸结构对重心球311进行吸附，使得重心球311的位置发生偏转，胶囊机器人在重心发生
偏转时，在自身重力作用下使得胶囊机器人向着重心偏转的方向进行位移，以使得重心处于稳定状态。
35.参考图2，重心球311为磁性材料，与重心球311连接的连接杆3121的一端也设置为磁吸材料，驱动外壳与连接单元312的旋转方向相一致的侧壁上开设有一圈限位槽21，重心球311放置在限位槽21内，以限制重心球311的移动方位。
36.限位槽21内还设置有磁石313，磁石313在限位槽21内能够自由移动，且磁石313的磁极与重心球311的磁极相同，与连接杆3121的磁极相反，磁石313与重心球311的相互排斥力大于重心球311与连接管的相互吸引力，限位槽21的内壁上开设有限位孔22，磁石313能够放置在限位口中。
37.运用中，当重心球311发生偏转时，胶囊机器人在重力的作用下进行旋转移动，磁石313因为限位孔22的原因，使得磁石313抬升了一段距离，当到达一定高度时，在重力的作用下移出限位孔22并进入到下一个限位孔22中，当胶囊机器人内部动力消失后，在进行重心调节时，由于重心球311与磁石313之间的距离减小，使得在同极相斥的相斥力的作用下，使得重心球311脱离连接杆3121并沿着限位槽21向上移动，而与重心球311连接的连接杆3121在异极相吸的吸引力作用下，使得连接杆3121迅速向磁石313靠近，从而牵引连接杆3121向下移动，在重心球311脱离连接杆3121向上移动、连接杆3121加速向下移动过程中，恰好使得重心球311能够在与另一个连接杆3121的相互牵引下进行相互连接，以对胶囊机器人的重心位置进行再调节，从而使得在胶囊机器人不具有动力源时，依旧能够用于前进动力。
38.参考图2，连接杆3121上还安装有移动滑块3122，移动滑块3122可在连接杆3121上进行一段区域的自由移动，与移动滑块3122相对应的驱动外壳上安装有挡板23，当胶囊机器人在进行重心调节时，移动滑块3122在重力的作用下，沿着连接杆3121向下滑动，以到达某一位置并与挡板23相互抵接，在磁石313对连接杆3121进行牵引时，在移动滑块3122和挡板23的相互作用下，使得驱动内壳2在牵引力的作用下发生转动，从而加快胶囊机器人的转动速度，增加了胶囊机器人的对障碍的包容度。
39.参考图1和图3，双图像采集模块4包括双摄像采集单元41和同步电机42。双摄像采集单元41与控制模块5和通信模块6信号连接，用于接收控制信号并启动以对人体内部进行图像采集，并将采集到的图像信息传输至通信模块6，通信模块6接收并发送以传输至外界。双摄像采集单元41包括大视场摄像头和小视场摄像头，大视场摄像头用于观察人体内部的整体变化，小视场摄像头用于对病变位置进行详细观察。
40.同步电机42与控制模块5信号连接，用于接收控制信号并启动，以对双摄像采集单元41的采集角度进行调节，当需要对双摄像采集单元41进行角度固定采集时，将同步电机42和步进电机32的控制信号进行同步，使得同步电机42的转动角度和转动频次与步进电机32想一致，从而使得胶囊机器人在进行转动时保持双摄像采集单元41的采集角度不变。
41.运用中，双摄像采集单元41接收控制信号并启动大视场摄像头，以对人体内部状况进行整体上的观察，当医生发现身体内的病变组织时，输出控制指令，双摄像采集单元41接收到对应的控制信号后启动小视场摄像头，对指定的病变组织进行详细放大，以得到高清详细的图像信息，并传输至外界。同时医护人员可通过同步电机42对双摄像采集单元41的采集角度进行调节，以使得采集到的图像信息更为全面。在胶囊机器人进行移动时，为保
障双摄像采集单元41能够保持采集的稳定性，通过传输图像采集角度锁定指令，对双摄像采集单元41的采集角度加以固定，其中，将双摄像采集单元41的采集角度固定的方法为，通过读取控制胶囊机器人移动的步进电机32的控制信号，并将同步电机42与步进电机32的控制信号相同步，以使得同步电机42的转动角度和转动频次相一致。其中还包括，由于胶囊机器人的移动是通过重力的作用进行移动，使得在进行移动时控制信号与移动效果存在一定的延时，故在对同步电机42进行控制作用时，控制信号对同步电机42和步进电机32的控制非时间上的同步。
42.本技术实施例一种双视场的胶囊机器人系统的实施原理：在将双视场胶囊机器人放入在人体内，在双视场胶囊机器人完好且有动力源时，外界通过设备发送控制指令至通信模块6，通信模块6接收控制指令并传输至控制模块5，控制模块5接收控制指令并进行解析，以输出对应的控制信号，驱动模块3接收控制信号，对胶囊机器人的重心进行调节以使得胶囊机器人能够根据重心进行位置移动，双摄像采集单元41接收控制信号对人体内部图像进行采集，大视场摄像头进行全面采集，小视场摄像头进行局部放大采集，同时通过控制指令对同步电机42进行控制，以对双摄像单元的采集区域发生改变，使得医生能够根据实际情况对图像的采集位置进行调整。
43.当双视场胶囊机器人没有动力源时。双视场胶囊机器人残留至人体内部时，由于双视场胶囊机器人的内部结构特征，当胶囊机器人由于重心的改变进行相关转动位移时，内部的重心球311与磁石313相互靠近，由于重心球311与磁石313的磁极相同，故重心球311在磁石313的作用下，与连接杆3121发生脱离，并在磁石313和限位槽21的作用下，向上移动，连接杆3121在磁石313的相互牵引力的作用下向下移动，使得磁石313能够与另一个连接杆3121相互牵引，吸附连接。从而使得胶囊机器人在没有动力源的情况下依旧能够正常移动，以使得胶囊机器人能够主动移出至人体外部。
44.相比较于现有的双视场的胶囊机器人系统，本发明解决了胶囊机器人的驱动问题。
45.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于，包括：移动外壳(1)和驱动内壳(2)，所述移动外壳(1)套设在所述驱动内壳(2)的外部，用于对驱动内壳(2)进行保护，所述驱动内壳(2)中包含双图像采集模块(4)、驱动模块(3)、控制模块(5)和通信模块(6)，所述驱动模块(3)和所述双图像采集模块(4)与所述控制模块(5)均信号连接，所述通信模块(6)与所述双图像采集模块(4)和控制模块(5)信号连接；所述通信模块(6)用于接收外界操作指令并传输至所述控制模块(5)，所述控制模块(5)接收所述外界操作指令并对所述双图像采集模块(4)和所述驱动模块(3)加以控制，并输出控制信号；所述双图像采集模块(4)接收所述控制信号并启动，以对人体内部状况进行采集，并输出图像采集信号至所述通信模块(6)，以传输至外界；所述驱动模块(3)包括重心组件(31)和步进电机(32)，所述步进电机(32)与所述控制模块(5)信号连接，用于接收控制信号并启动以对重心组件(31)进行调节，胶囊机器人根据重心组件(31)的位置变化而产生位移。2.根据权利要求1所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述重心组件(31)包括重心球(311)和连接单元(312)，所述连接单元(312)包含多个连接杆(3121)，并组成“米”字形结构，所述重心球(311)可拆卸设置在一个所述连接杆(3121)上，所述连接单元(312)的中心点开设有小孔；所述步进电机(32)的输出轴穿过所述小孔，并与所述连接单元(312)固定连接，所述步进电机(32)接收所述控制信号并启动，以使得与连接单元(312)连接的重心球(311)发生偏移，以改变胶囊机器人的重心。3.根据权利要求2所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述驱动内壳(2)与所述连接单元(312)旋转方向一致的侧壁上开设有限位槽(21)，所述重心球(311)设置在限位槽(21)中；所述重心球(311)与所述连接单元(312)均采用磁吸结构，并通过磁吸结构将所述重心球(311)与所述连接单元(312)紧密连接，连接单元(312)在步进电机(32)的作用下进行转动时，使得重心球(311)在所述限位槽(21)内移动；所述限位槽(21)内还设置有磁石(313)，所述磁石(313)在所述限位槽(21)内自由移动，所述磁石(313)的磁极与所述重心球(311)的磁极相同，且所述磁石(313)与所述重心球(311)的相斥力大于所述重心球(311)与所述连接单元(312)的吸引力。4.根据权利要求3所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述限位槽(21)内还均匀的设置有限位孔(22)，所述磁石(313)设置在所述限位孔(22)中，并能够在自身重力的作用下在所述限位孔(22)间移动。5.根据权利要求3所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述磁石(313)对所述重心球(311)的相斥力小于所述磁石(313)在重力作用下的重力，所述连接单元(312)的磁极与所述磁石(313)的磁极相反，所述重心球(311)在所述磁石(313)的相斥力的作用下，使所述重力块脱离所述连接单元(312)并在所述磁石(313)与所述连接单元(312)的相互作用下，加速所述连接单元(312)转动，并使得所述重力块与所述连接单元(312)的另一个连接杆(3121)相吸附。6.根据权利要求2所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述步进电机
(32)的转动角度为固定角度，并在胶囊机器人整体重心趋于稳定时，步进电机(32)再次转动。7.根据权利要求2所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述双图像采集模块(4)包括双摄像采集单元(41)和同步电机(42)；所述双摄像采集单元(41)与所述控制模块(5)和所述通信模块(6)信号连接，所述双摄像采集单元(41)接收所述控制信号并启动，对人体内部状况进行图像采集，并将采集到的图像信息通过通信模块(6)传输至外界；所述双摄像采集单元(41)包括大视场摄像头和小视场摄像头，所述大视场摄像头用于对人体内部状况的全面采集，所述小视场摄像头用于对局部出现状况的人体进行局部放大详细采集；所述同步电机(42)与所述控制模块(5)信号连接，用于对所述双摄像采集单元(41)进行角度控制，所述同步电机(42)接收所述控制信号，以对所述同步电机(42)的转动角度加以控制，所述同步电机(42)在进行转动时调节所述双摄像采集单元(41)的采集角度和采集方向。8.根据权利要求7所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：当需要对所述双摄像采集单元(41)进行角度固定采集时，将所述同步电机(42)的控制信号与所述步进电机(32)的控制信号相同步，使得所述同步电机(42)的转动角度和转动频次与所述步进电机(32)相一致。9.根据权利要求2所述的一种双视场的胶囊机器人系统，其特征在于：所述连接杆(3121)上设置有移动滑块(3122)，所述移动滑块(3122)在所述连接杆(3121)上自由移动，与所述移动滑块(3122)相对应的驱动外壳的侧壁上设置有挡板(23)，所述挡板(23)在所述移动滑块(3122)滑落至所述连接杆(3121)的固定位置，所述挡板(23)与所述移动滑块(3122)相互抵触，使得所述连接杆(3121)在与所述磁石(313)作用下加速移动时，使得胶囊机器人发生加速移动。

技术总结
本申请公开了一种双视场的胶囊机器人系统，包括移动外壳和驱动内壳，移动外壳套设在驱动内壳的外部，驱动内壳中包含双图像采集模块、驱动模块、控制模块和通信模块；通信模块用于接收外界操作指令并传输至控制模块，控制模块接收外界操作指令并对双图像采集模块和驱动模块加以控制，并输出控制信号；双图像采集模块接收控制信号并启动，以对人体内部状况进行采集，并输出图像采集信号至通信模块，以传输至外界；驱动模块包括重心组件和步进电机，步进电机与控制模块信号连接，用于接收控制信号并启动以对重心组件进行调节，胶囊机器人根据重心组件的位置变化而产生位移。本申请具有解决胶囊机器人的驱动问题的效果。解决胶囊机器人的驱动问题的效果。解决胶囊机器人的驱动问题的效果。


技术研发人员：欧阳春 张钰宇 牛福永
受保护的技术使用者：中科复欣智能技术（成都）有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/21