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在分叉流道中协同驱动磁性微型机器人的控制方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-28 15:13:31
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-11 12:00:18
本发明涉及一种在分叉流道中协同驱动磁性微型机器人的控制方法，旨在分叉流道中协同驱动两个磁性微型机器人，同时从分叉点出发，协同前进，在终点处汇合，并能满足同时汇合的需求，属于医疗机器人领域。本发明方法属于基于局部环境异构的协同控制方法，无需研究设计出具有不同磁场‑速度响应的磁性微型机器人，能够应用于血管这种特殊的环境。所述方法控制两个磁性微型机器人同时从二分叉流道的分叉点出发，通过在全局磁场下，调控两个磁性微型机器人在水平方向上的运动速度，进而调控两个磁性微型机器人在水平方向上的距离差到设定阈值范围内，实现两个磁性微型机器人在分叉终点处汇合；所述水平方向为分叉点指向分叉终点的方向。
1.一种在分叉流道中协同驱动磁性微型机器人的控制方法，其特征在于：
所述方法控制两个磁性微型机器人同时从二分叉流道的分叉点出发，通过在全局磁场下，调控两个磁性微型机器人在水平方向上的运动速度，进而调控两个磁性微型机器人在水平方向上的距离差到设定阈值范围内，实现两个磁性微型机器人在分叉终点处汇合；
所述水平方向为分叉点指向分叉终点的方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不改变磁场大小的情况下，调整磁场方向与水平方向的夹角θa，能够调控磁性微型机器人在水平方向上的运动速度。
不受束缚的、能够独立运动的小尺度(微米到毫米)磁性微型机器人在许多方面具有潜在的应用价值，其中，磁控磁性微型机器人在生物医学领域有着广泛的应用，磁场不仅对人体无害，而且可以更加灵活地控制磁性微型机器人，使其在人体内腔完成更多的医学任务，如靶向送药、栓塞治疗等，可以缩短患者的恢复期，减少并发症、感染风险和术后疼痛，从而提高治疗质量。
相比于单个磁性微型机器人，多个磁性微型机器人并行执行任务可以增加靶向送药的有效载荷能力，提高任务的执行效率。比如在血管中，包裹药物的磁性微型机器人在磁场的驱动下可以穿越毛细血管到达病灶位置、携带溶栓物质的磁性微型机器人可以穿梭于血管之中清除血栓，而血管是一种多分叉的环境，如果可以驱动多个磁性微型机器人协同前进，那么就可以避免多次重复性操作，从而提高执行效率。然而，对于由磁场驱动的磁性微型机器人，由于接收到的磁驱动信号是全局相同的，所以在工作空间中实现多个磁性微型机器人的协同驱动仍然是一个挑战。
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本发明提出一种在分叉流道中协同驱动磁性微型机器人的控制方法，所述方法控制两个磁性微型机器人同时从二分叉流道的分叉点出发，通过在全局磁场下，调控两个磁性微型机器人在水平方向上的运动速度，进而调控两个磁性微型机器人在水平方向上的距离差到设定阈值范围内，实现两个磁性微型机器人在分叉终点处汇合；所述水平方向为分叉点指向分叉终点的方向。
上述技术方案提出的是一种基于局部环境异构的协同驱动方法，可以使用相同的磁性微型机器人，使用全局磁场，因此制备简单，不需要复杂的磁场设备，能够应用于血管这种特殊的环境。上述方案能够实现两个磁性微型机器人在终点处同时汇合。
技术合作
上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
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