一种建立有效磁连接的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种建立有效磁连接的方法，该方法包括有效磁连接判断步骤和有效磁连接建立步骤。建立有效磁连接时采用如下方式之一：方式一是在不同高度平面进行搜索，找到平面内磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值的位置以建立有效磁连接；方式二是按照局域空间进行搜索的方案，找到磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值的位置，以建立有效磁连接；方式三是采用辅助磁传感器阵列直接移动到相对距离满足Δd的位置以建立连接。本发明专利技术还提供了一种建立有效磁连接的装置。使用本发明专利技术能够保证移动磁源在大范围工作空间内运动过程中，始终处于被有效驱动和检测的范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种建立有效磁连接的方法和装置
本专利技术涉及移动磁源驱动和检测
，具体涉及一种建立有效磁连接的方法和装置。
技术介绍
驱动磁体(也称外部磁体)驱动胶囊机器人(移动磁源)时，需要准确的检测胶囊机器人的位置。胶囊机器人能够被有效地驱动和检测的前提是用于驱动的驱动磁体或者用于检测的磁传感器与内嵌有磁源的胶囊机器人具有有效磁连接。如果移动磁源在工作空间内运动的过程中超出可以被有效检测到的范围，或者移动磁源运动过程中需要多次与外部磁体断开磁连接，则需要建立移动磁源与外部磁体的有效磁连接，从而使得移动磁源能够被有效地驱动和检测。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种建立移动磁源与外部磁体之间的有效磁连接的方法和装置，能够保证移动磁源在大范围工作空间内运动过程中，始终处于被有效驱动和检测的范围内。本技术方案应用于移动磁源的位姿通过与外部磁体固联安装的磁传感器阵列进行检测的场景。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种建立有效磁连接的方法，适用于驱动磁体与磁传感器阵列固联，由运动引导模块连接所述驱动磁体和磁传感器阵列运动的情况；该方法包括有效磁连接判断步骤和有效磁连接建立步骤：所述有效磁连接判断为：根据移动磁源的磁场信号强度或移动磁源与运动引导模块的相对距离Δd判断是否已建立有效磁连接；所述有效磁连接建立为：采用如下方式之一建立连接：方式一、将驱动磁体的运动空间划分为多个高度平面，搜索同一高度平面内的磁场，磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则搜索另一高度平面内的磁场，直到满足条件为止；方式二、获取一块局域空间内的不同位置处的磁场，如果磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则依条件改变局域空间，重新进行判断，直到满足条件为止；方式三、使用辅助磁传感器阵列通过检测获得移动磁源位置，根据移动磁源和运动引导模块的相对距离Δd的要求，确定运动引导模块的目标位置，将运动引导模块移动到所述目标位置以建立有效磁连接。优选地，根据移动磁源的磁场信号强度判断是否建立有效磁连接的方式为：磁传感器阵列采集移动磁源磁场信号，若磁传感器阵列中指定的一个磁传感器采集的磁场信号大于设定的有效磁连接磁场阈值，则判定有效磁连接建立；否则，判定有效磁连接未建立；根据移动磁源与运动引导模块相对距离判断是否建立有效磁连接的方式为：检测移动磁源与运动引导模块的相对距离，若所述相对距离小于设定相对距离阈值，则判断有效磁连接建立；否则，判定有效磁连接未建立。优选地，所述方式一具体为：步骤a1、以磁传感器阵列当前所处的位置为搜寻中心，建立当前高度下、设定值边长的平面区域为搜索区域；指定若干位置作为磁传感器阵列的指定采样位置；在磁传感器阵列中选定一磁传感器A，以磁传感器A所采集的磁场信号作为信号源；步骤a2、使用运动引导模块带动磁传感器阵列运动，使得磁传感器A依次在所述指定采样位置处采集磁场信号；步骤a3、比较磁传感器A在当前搜索区域内的所有指定采样位置处采集的磁场信号模值；如果所有模值均小于设定的磁场模值阈值，则降低搜寻平面的高度，返回步骤a2重新搜索；否则，运动引导模块带动磁传感器阵列运动使得磁传感器A移动至出现最大磁场信号模值的采样位置，即建立了有效磁连接。优选地，所述方式二具体为：步骤b1、选择磁传感器阵列中用于搜索的M个磁传感器，在磁传感器阵列当前位置处采集磁场信号；M为大于或等于2的整数；步骤b2、根据采集磁场信号，确定磁传感器阵列的目标位移增量；所述目标位移增量为M个磁传感器中的磁传感器X位置指向磁传感器Y位置；所述磁传感器Y为M个磁传感器中获得最大磁场信号者；步骤b3、以磁传感器阵列当前所处的位置为起点，使用引导模块带动磁传感器阵列按照目标位移增量移动，使得磁传感器X运动到磁传感器Y的位置，从而到达目标位置；步骤b4、基于磁传感器X的磁场信号强度进行有效磁连接判断；如果有效磁连接建立，则停止移动磁传感器阵列；如果有效磁连接未建立，则以当前目标位置为起点，返回步骤b2重新进行搜索，直到建立有效磁连接。优选地，所述目标位移增量的确定方式为：选择所述M个磁传感器中的一个磁传感器，如果选定的磁传感器的磁场信号模值非最大，则以该磁传感器为磁传感器X且其当前位置作为基本位移增量初始位置；选择所述M个磁传感器中磁场信号模值最大的磁传感器Y，以该磁传感器Y所处的当前位置作为基本位移增量结束位置；由基本位移增量初始位置指向基本位移增量结束位置的向量作为基本位移增量，以正的可调系数乘以基本位移增量，获得目标位移增量；如果选定的磁传感器的磁场信号模值最大，则以该磁传感器为磁传感器Y，并确定磁场信号模值最小的磁传感器为磁传感器X；以磁传感器Y所处当前位置为基本位移增量初始位置，以磁传感器X所处当前位置为基本位移增量结束位置，由基本位移增量初始位置指向基本位移增量结束位置的向量作为基本位移增量，以负的可调系数乘以基本位移增量，获得目标位移增量；或者为，获得所述M个磁传感器中所有磁传感器采集的磁场信号的平均值；选择所述M个磁传感器中磁场信号与所获得的磁场信号平均值最接近的磁传感器，记为磁传感器X，以该磁传感器X的当前位置作为基本位移增量初始位置；选择所述M个磁传感器中磁场信号模值最大的磁传感器Y，以该磁传感器Y所处的当前位置作为基本位移增量结束位置；由基本位移增量初始位置指向基本位移增量结束位置的向量作为基本位移增量，以正的可调系数乘以基本位移增量，获得目标位移增量。优选地，周期性的进行所述有效磁连接判断，当判定未建立有效连接时，执行所述有效磁连接建立操作。本专利技术还提供了一种建立有效磁连接的装置，适用于驱动磁体与磁传感器阵列固联，由运动引导模块连接所述驱动磁体和磁传感器阵列运动的情况；该装置包括有效磁连接判断单元、有效磁连接建立单元、磁传感器阵列信号获取单元和运动引导模块；所述磁传感器阵列信号获取单元，用于获取磁传感器阵列采集的磁场信号，发送给有效磁连接判断单元和有效磁连接建立单元；运动引导模块，用于根据有效磁连接建立单元提供的运动要求，驱动驱动磁体及固连的磁传感器阵列运动；有效磁连接判断单元，用于根据移动磁源的磁场信号强度或移动磁源与运动引导模块相对距离Δd判断是否已建立有效磁连接；有效磁连接建立单元包括第一建立模块和第二建立模块，择一选用：第一建立模块，将驱动磁体的运动空间划分为多个高度平面，通过运动引导模块带动磁传感器阵列运动，搜索同一高度平面内的磁场，磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则搜索另一高度平面内的磁场，直到满足条件为止；第二建立模块，利用磁传感器阵列采集的磁场信号，获取一块局域空间内的不同位置处的磁场，如果磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则通过运动引导模块带动磁传感器阵列运动，依条件改变局域空间的位置，重新进行判断，直到满足条件为止。...

【技术保护点】
1.一种建立有效磁连接的方法，其特征在于，适用于驱动磁体与磁传感器阵列固联，由运动引导模块连接所述驱动磁体和磁传感器阵列运动的情况；该方法包括有效磁连接判断步骤和有效磁连接建立步骤：/n所述有效磁连接判断为：根据移动磁源的磁场信号强度或移动磁源与运动引导模块的相对距离Δd判断是否已建立有效磁连接；/n所述有效磁连接建立为：采用如下方式之一建立连接：/n方式一、将驱动磁体的运动空间划分为多个高度平面，搜索同一高度平面内的磁场，磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则搜索另一高度平面内的磁场，直到满足条件为止；/n方式二、获取一块局域空间内的不同位置处的磁场，如果磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则依条件改变局域空间，重新进行判断，直到满足条件为止；/n方式三、使用辅助磁传感器阵列通过检测获得移动磁源位置，根据移动磁源和运动引导模块的相对距离Δd的要求，确定运动引导模块的目标位置，将运动引导模块移动到所述目标位置以建立有效磁连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种建立有效磁连接的方法，其特征在于，适用于驱动磁体与磁传感器阵列固联，由运动引导模块连接所述驱动磁体和磁传感器阵列运动的情况；该方法包括有效磁连接判断步骤和有效磁连接建立步骤：
所述有效磁连接判断为：根据移动磁源的磁场信号强度或移动磁源与运动引导模块的相对距离Δd判断是否已建立有效磁连接；
所述有效磁连接建立为：采用如下方式之一建立连接：
方式一、将驱动磁体的运动空间划分为多个高度平面，搜索同一高度平面内的磁场，磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则搜索另一高度平面内的磁场，直到满足条件为止；
方式二、获取一块局域空间内的不同位置处的磁场，如果磁场最大值满足有效磁连接磁场建立阈值，则建立有效磁连接；不满足则依条件改变局域空间，重新进行判断，直到满足条件为止；
方式三、使用辅助磁传感器阵列通过检测获得移动磁源位置，根据移动磁源和运动引导模块的相对距离Δd的要求，确定运动引导模块的目标位置，将运动引导模块移动到所述目标位置以建立有效磁连接。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据移动磁源的磁场信号强度判断是否建立有效磁连接的方式为：磁传感器阵列采集移动磁源磁场信号，若磁传感器阵列中指定的一个磁传感器采集的磁场信号大于设定的有效磁连接磁场阈值，则判定有效磁连接建立；否则，判定有效磁连接未建立；
根据移动磁源与运动引导模块相对距离判断是否建立有效磁连接的方式为：检测移动磁源与运动引导模块的相对距离，若所述相对距离小于设定相对距离阈值，则判断有效磁连接建立；否则，判定有效磁连接未建立。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方式一具体为：
步骤a1、以磁传感器阵列当前所处的位置为搜寻中心，建立当前高度下、设定值边长的平面区域为搜索区域；指定若干位置作为磁传感器阵列的指定采样位置；在磁传感器阵列中选定一磁传感器A，以磁传感器A所采集的磁场信号作为信号源；
步骤a2、使用运动引导模块带动磁传感器阵列运动，使得磁传感器A依次在所述指定采样位置处采集磁场信号；
步骤a3、比较磁传感器A在当前搜索区域内的所有指定采样位置处采集的磁场信号模值；如果所有模值均小于设定的磁场模值阈值，则降低搜寻平面的高度，返回步骤a2重新搜索；否则，运动引导模块带动磁传感器阵列运动使得磁传感器A移动至出现最大磁场信号模值的采样位置，即建立了有效磁连接。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方式二具体为：
步骤b1、选择磁传感器阵列中用于搜索的M个磁传感器，在磁传感器阵列当前位置处采集磁场信号；M为大于或等于2的整数；
步骤b2、根据采集磁场信号，确定磁传感器阵列的目标位移增量；所述目标位移增量为M个磁传感器中的磁传感器X位置指向磁传感器Y位置；所述磁传感器Y为M个磁传感器中获得最大磁场信号者；
步骤b3、以磁传感器阵列当前所处的位置为起点，使用引导模块带动磁传感器阵列按照目标位移增量移动，使得磁传感器X运动到磁传感器Y的位置，从而到达目标位置；
步骤b4、基于磁传感器X的磁场信号强度进行有效磁连接判断；如果有效磁连接建立，则停止移动磁传感器阵列；如果有效磁连接未建立，则以当前目标位置为起点，返回步骤b2重新进行搜索，直到建立有效磁连接。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标位移增量的确定方式为：
选择所述M个磁传感器中的一个磁传感器，如果选定的磁传感器的磁场信号模值非最大，则以该磁传感器为磁传感器X且其当前位置作为基本位移增量初始位置；选择所述M个磁传感器中磁场信号模值最大的磁传感器Y，以该磁传感器Y所处的当前位置作为基本位移增量结束位置；由基本位移增量初始位置指向基本位移增量结束位置的向量作为基本位移增量，以正的可调系数乘以基本位移增量，获得目标位移增量；如果选定的磁传感器的磁场信号模值最大，则以该磁传感器为磁传感器Y，并确定磁场信号模值最小的磁传感器为磁传感器X；以磁传感器Y所处当前位置为基本位移增量初始位置，以磁传感器X所处当前位置为基本位移增量结束位置，由基本位移增量初始位置指向基本位移增量结束位置的向量作为基本位移增量，以负的可调系数乘以...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，周基阳，张沛森，李敬，张文辉，保罗·达里奥，加斯托内·丘蒂，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11