空间四线圈系统及微型章鱼机器人技术方案

本发明专利技术公开了一种空间四线圈系统和微型章鱼机器人，所述空间四线圈系统包括：四个电源；四个电磁线圈组件，每个电磁线圈组件包括铁芯和电磁线圈，四个电磁线圈组件的电磁线圈与四个电源分别电连接，每个电磁线圈组件的一端彼此邻近，每个电磁线圈组件的另一端构成正四面体的顶点，且每个电磁线圈组件的中心线为正四面体的高，空间四线圈系统内适于放置磁性控制物，当四个电磁线圈组件分别接通四个电源时，通过调节流过四个电磁线圈中的至少一个的电流大小使得磁性控制物适于在空间四线圈系统内运动。根据本发明专利技术的空间四线圈系统，提高了磁场强度，提高了控制的灵活性，从而空间四线圈系统可以应用到实际医学临床试验中。

【技术实现步骤摘要】
空间四线圈系统及微型章鱼机器人
本专利技术涉及磁场控制
，尤其是涉及一种空间四线圈系统及微型章鱼机器人。
技术介绍
相关技术中，提供磁场的电磁线圈的主要形式有：亥姆霍兹电磁线圈控制系统。具体而言，亥姆霍兹电磁线圈是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。由于亥姆霍兹电磁线圈具有开敞性质，可以很容易地将其它仪器置入或移出，也可以直接做视觉观察，所以，是物理实验常使用的器件。然而，虽然亥姆霍兹电磁线圈能够产生均匀的磁场，但能产生的磁场强度较小，例如一个通电电流为3A(安)的两个电磁线圈的间距为181mm的一维亥姆霍兹电磁线圈，在磁场均匀区域能够产生的磁场强度约为18.6Gs(高斯)，即1.86mT(毫特斯拉)，若需要产生较大的磁场强度，则需要极高的功率并且以牺牲均匀度为代价。所以即使它能产生小范围区域均匀磁场，但是很难达到可以运用在实际医学临床试验中所需的磁场强度大小。另外，亥姆霍兹电磁线圈若要实现在三维空间中精确控制具体位置点的磁场，则至少需要三维亥姆霍兹电磁线圈，即需要从内向外嵌套设置的至少三对电磁线圈，然而，由于所用的三对电磁线圈大小不一，不具有对称性，使得最外层电磁线圈控制力相对较弱，而且，这样的多层嵌套结构使得难以将大型测试件放入其中。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种空间四线圈系统，所述空间四线圈系统产生的磁场强度强。本专利技术的另一个目的在于提出一种微型章鱼机器人。根据本专利技术第一方面实施例的空间四线圈系统，包括：四个电源；四个电磁线圈组件，每个所述电磁线圈组件包括铁芯和绕设在所述铁芯外的电磁线圈，四个所述电磁线圈组件的所述电磁线圈与四个所述电源分别电连接，每个所述电磁线圈组件的一端彼此邻近，每个所述电磁线圈组件的另一端构成正四面体的顶点，且每个所述电磁线圈组件的中心线为所述正四面体的高，所述空间四线圈系统内适于放置磁性控制物，当四个所述电磁线圈组件分别接通四个所述电源时，通过调节流过四个所述电磁线圈中的至少一个的电流大小使得所述磁性控制物适于在所述空间四线圈系统内运动。根据本专利技术实施例的空间四线圈系统，通过在每个电磁线圈内设置铁芯，提高了磁场强度，加强了磁场，从而空间四线圈系统可以应用到实际医学临床试验中。而且，通过设置四个电磁线圈组件，四个电磁线圈组件所占空间相对较小，从而相对增加了磁性控制物的运动空间，同时，通过设置使每个电磁线圈组件的一端彼此邻近、另一端构成正四面体的顶点，且每个电磁线圈组件的中心线为正四面体的高，使得整个空间四线圈系统的结构高度对称，提高了对磁性控制物控制的灵活性。根据本专利技术的一些实施例，以四个所述电磁线圈组件的所述中心线的交点为坐标原点O，从所述坐标原点O出发、沿四个所述电磁线圈组件的所述中心线的方向、向四个所述电磁线圈组件的所述另一端所在的方向为OD、OE、OF、OG四个坐标轴建立空间四轴坐标系O-DEFG，通过三维笛卡尔坐标系与所述空间四轴坐标系O-DEFG之间的转换来调节流过四个所述电磁线圈中的至少一个的电流大小以控制所述空间四轴坐标系O-DEFG中各个点的磁场强度大小，从而实现控制所述磁性控制物在所述空间四线圈系统内运动。根据本专利技术的一些实施例，所述空间四线圈系统产生的磁场的磁场强度为H，其中所述H满足：H≥40mT。根据本专利技术的一些实施例，所述空间四线圈系统产生的磁场为在特定区域内梯度均匀的磁场。根据本专利技术的一些实施例，四个所述电磁线圈组件中的其中一个位于四个所述电磁线圈组件中的另外三个的下方。根据本专利技术的一些实施例，所述空间四线圈系统进一步包括：支架，所述支架包括底板、三个第一立柱和围梁，三个所述第一立柱彼此间隔开地设在所述底板的上表面上，所述围梁围设在三个所述第一立柱的上端，其中，四个所述电磁线圈组件中的所述其中一个的下端固定在所述底板上，四个所述电磁线圈组件中的所述另外三个的所述另一端固定在所述第一立柱和所述围梁中的至少一个上。根据本专利技术的一些实施例，每个所述电磁线圈组件的所述另一端设有间隔设置的两个卡块，两个所述卡块分别卡设在对应的所述第一立柱的两侧且与所述围梁的内周面止抵。根据本专利技术的一些实施例，在四个所述电磁线圈组件中的所述其中一个的周向上，每相邻两个所述第一立柱之间设有一个第二立柱，三个所述第二立柱的上端均与所述围梁的下表面相连，所述第二立柱位于其两侧的两个所述第一立柱所在平面的外侧。根据本专利技术的一些实施例，所述支架为航空铝件。根据本专利技术的一些实施例，所述支架上设有两个相机，两个所述相机中的其中一个位于所述支架的上方，两个所述相机中的另一个位于所述支架的侧面。根据本专利技术第二方面实施例的微型章鱼机器人，包括：头部；多个尾翼，多个所述尾翼连接在所述头部的一端且沿所述头部的周向间隔设置，其中所述微型章鱼机器人适于放置在根据本专利技术上述第一方面实施例的空间四线圈系统中，通过控制所述空间四线圈系统的至少一个所述电磁线圈的电流大小以使所述微型章鱼机器人在所述空间四线圈系统内运动。根据本专利技术的一些实施例，所述微型章鱼机器人具有初始状态和运动状态，当所述微型章鱼机器人处于所述初始状态时多个所述尾翼沿所述头部的径向水平向外延伸，当所述微型章鱼机器人处于所述运动状态时多个所述尾翼沿朝向远离所述头部的另一端的方向弯曲延伸，当所述微型章鱼机器人放置在所述空间四线圈系统内时所述微型章鱼机器人处于所述运动状态。根据本专利技术的一些实施例，当所述微型章鱼机器人处于所述初始状态时，多个所述尾翼的自由端端面落在同一个圆上，且所述圆的直径为D，其中所述D满足：4mm≤D≤5mm。根据本专利技术的一些实施例，所述头部内具有空腔，所述空腔贯穿所述头部的另一端端面。根据本专利技术的一些实施例，所述头部的横截面积从其所述一端朝向另一端的方向逐渐减小。根据本专利技术的一些实施例，所述头部的横截面形状为圆形，所述头部的所述一端的直径为d，其中所述d满足：1mm≤d≤1.2mm。根据本专利技术的一些实施例，每个所述尾翼的自由端的厚度大于其与所述头部相连的一端的厚度，且每个所述尾翼的自由端的宽度大于其与所述头部相连的一端的宽度。根据本专利技术的一些实施例，每个所述尾翼的所述自由端的厚度为t，其中所述t满足：100μm≤t≤250μm。根据本专利技术的一些实施例，所述头部的高度为h，其中所述h满足：0.6mm≤h≤1mm。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的空间四线圈系统的立体图；图2是图1中所示的空间四线圈系统的主视图；图3是沿图2中A-A线的剖面图；图4是图2中所示的空间四线圈系统的俯视图；图5是根据本专利技术实施例的空间四轴坐标系的示意图；图6是根据本专利技术实施例的微型章鱼机器人处于初始状态时的立体图；图7是图6中所示的微型章鱼机器人处于初始状态时的另一个角度的立体图；图8是根据本专利技术实施例的微型章鱼机器人处于运动状态时的立体图；图9是图8中所示的微型章鱼机器人处于运动状态时的另一个角度的立体图。附图标记：100：空间四线圈系统；1：电磁线圈组件；11：铁芯；2：支架；2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间四线圈系统，其特征在于，包括：四个电源；四个电磁线圈组件，每个所述电磁线圈组件包括铁芯和绕设在所述铁芯外的电磁线圈，四个所述电磁线圈组件的所述电磁线圈与四个所述电源分别电连接，每个所述电磁线圈组件的一端彼此邻近，每个所述电磁线圈组件的另一端构成正四面体的顶点，且每个所述电磁线圈组件的中心线为所述正四面体的高，所述空间四线圈系统内适于放置磁性控制物，当四个所述电磁线圈组件分别接通四个所述电源时，通过调节流过四个所述电磁线圈中的至少一个的电流大小使得所述磁性控制物适于在所述空间四线圈系统内运动。

【技术特征摘要】
1.一种空间四线圈系统，其特征在于，包括：四个电源；四个电磁线圈组件，每个所述电磁线圈组件包括铁芯和绕设在所述铁芯外的电磁线圈，四个所述电磁线圈组件的所述电磁线圈与四个所述电源分别电连接，每个所述电磁线圈组件的一端彼此邻近，每个所述电磁线圈组件的另一端构成正四面体的顶点，且每个所述电磁线圈组件的中心线为所述正四面体的高，所述空间四线圈系统内适于放置磁性控制物，当四个所述电磁线圈组件分别接通四个所述电源时，通过调节流过四个所述电磁线圈中的至少一个的电流大小使得所述磁性控制物适于在所述空间四线圈系统内运动。2.根据权利要求1所述的空间四线圈系统，其特征在于，以四个所述电磁线圈组件的所述中心线的交点为坐标原点O，从所述坐标原点O出发、沿四个所述电磁线圈组件的所述中心线的方向、向四个所述电磁线圈组件的所述另一端所在的方向为OD、OE、OF、OG四个坐标轴建立空间四轴坐标系O-DEFG，通过三维笛卡尔坐标系与所述空间四轴坐标系O-DEFG之间的转换来调节流过四个所述电磁线圈中的至少一个的电流大小以控制所述空间四轴坐标系O-DEFG中各个点的磁场强度大小，从而实现控制所述磁性控制物在所述空间四线圈系统内运动。3.根据权利要求1所述的空间四线圈系统，其特征在于，所述空间四线圈系统产生的磁场的磁场强度为H，其中所述H满足：H≥40mT。4.根据权利要求1所述的空间四线圈系统，其特征在于，所述空间四线圈系统产生的磁场为在特定区域内梯度均匀的磁场。5.根据权利要求1-4中任一项所述的空间四线圈系统，其特征在于，四个所述电磁线圈组件中的其中一个位于四个所述电磁线圈组件中的另外三个的下方。6.根据权利要求5所述的空间四线圈系统，其特征在于，进一步包括：支架，所述支架包括底板、三个第一立柱和围梁，三个所述第一立柱彼此间隔开地设在所述底板的上表面上，所述围梁围设在三个所述第一立柱的上端，其中，四个所述电磁线圈组件中的所述其中一个的下端固定在所述底板上，四个所述电磁线圈组件中的所述另外三个的所述另一端固定在所述第一立柱和所述围梁中的至少一个上。7.根据权利要求6所述的空间四线圈系统，其特征在于，每个所述电磁线圈组件的所述另一端设有间隔设置的两个卡块，两个所述卡块分别卡设在对应的所述第一立柱的两侧且与所述围梁的内周面止抵。8.根据权利要求6所述的空间四线圈系统，其特征在于，在四个所述电磁线圈组件中的所述其中一个的周向上，每相邻两个所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯林，戴玉国，陈迪晓，张德远，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11