腸道膠囊機器人驅(qū)動系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、近些年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，生活質(zhì)量的提高，老齡化趨勢的加劇，人們對健康正越來越重視。而于此同時，工作、生活壓力的加劇，使得絕大部分人群處于亞健康狀態(tài)，對于保健，體檢等醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的服務(wù)需求越來越強烈。而從以人為本的指導(dǎo)思想出發(fā)，對于病人微創(chuàng)，甚至是無創(chuàng)的檢測、治療方法正日益受到重視，而科技的進步發(fā)展也讓這一目標成為可能。在腸道健康領(lǐng)域，腸道膠囊機器人以其微創(chuàng)，無創(chuàng)的特點正受到患者的青睞，此外MEMS技術(shù)，電子技術(shù)的集成使其具有更強大

2、的功能。但總體上，腸道膠囊機器人尚處于初級階段，仍有大量技術(shù)工作有待解決。本文將從膠囊定位的角度提出作者自己的觀點，并通過仿真進行論證可行性。本文將主要解決腸道膠囊機器人驅(qū)動問題，源于現(xiàn)有方式患者從吞入膠囊至取得信息的周期過長，且膠囊無法控制。因此本文會從可控性，安全性等指標對現(xiàn)有驅(qū)動方式進行比較，并提出最為合適的驅(qū)動方式。而在定位環(huán)節(jié)，除了介紹現(xiàn)有的定位技術(shù)外，主要提出本文所主要研究的超聲波圖像法定位技術(shù)，此技術(shù)除了相對于現(xiàn)有技術(shù)精度

3、更高的優(yōu)點外，更大的優(yōu)勢在于能進行相對位置精確定位，因為在驅(qū)動環(huán)節(jié)，重要的不是膠囊相對于體外坐標的絕對位置，而是相對于腸道壁的相對位置。在仿真環(huán)節(jié)，主要通過MATLAB工具進行仿真，一方面仿真得到超聲波圖像法精確的相對定位效果：通過使用為本文中所用腸道掃描圖片調(diào)整后的canny算法，成功的提取出腸道及膠囊的輪廓，并通過hough變換思想提取出膠囊圓心位置及半徑大小，再通過一系列算法得到膠囊與腸道壁的最短距離及方向。另一方面對理論計算的亥