偏转角度，同时根据曲线补偿其竖直、水平 位置，实现所述永磁体胶囊内镜位置不变，姿态角改变；
[0036] 控制所述磁场发生器绕所述永磁体胶囊内镜所在的竖直轴旋转，实现胶囊方向角 的旋转；
[0037] 控制所述磁场发生器姿态不变，保持所述永磁体胶囊内镜的高度不变，水平移动 所述磁场发生器，实现牵引所述永磁体胶囊内镜平移运动；
[0038] 翻转磁场发生器磁极，并使胶囊内镜沉底；
[0039] 在运行过程中，改变所述磁场发生器的偏转角度，同时根据曲线补偿其竖直、水平 位置，实现所述永磁体胶囊内镜位置不变，姿态角改变；
[0040] 控制所述磁场发生器绕所述永磁体胶囊内镜所在的竖直轴旋转，实现胶囊方向角 的旋转；
[0041 ]控制所述磁场发生器姿态不变，保持所述永磁体胶囊内镜的高度不变，水平移动 所述磁场发生器，实现牵引所述永磁体胶囊内镜平移运动。
[0042] 进一步地，还包括W下步骤：
[0043] 操控永磁体胶囊内镜到指定位置进行补拍。
[0044] 本发明提出的方法，被控对象是一种永磁体胶囊内镜，即内置永磁材料的胶囊内 镜，功能与一般胶囊内镜相同，但本身是一个小的永磁体。
[0045] 本发明提出的方法基于一套完整的系统，包括一个磁场发生器，一个多自由度运 动机构，和对应的运动控制器。所述的磁场发生器，是一个球形磁铁，会产生附图3所示的磁 场分布。所述的多自由度运动机构能携带磁场发生器运动，自由度含5,运是因为确定一个 物体的位置和姿态需要6个自由度，但是由于所述磁场发生器是旋转对称的，绕其对称轴旋 转，磁场分布不变，所W需要实现至少5自由度运动。
[0046] 由于静磁场不可能单独对胶囊构成稳定约束，因此只能利用其他外力参与实施间 接的控制。胶囊的受力有重力、浮力、磁力，沉底时有支撑力和摩擦力，当运些力达到平衡则 胶囊处于稳态。重力不变、浮力只有在漂浮状态可变、支撑力在沉底状态可变，因此胶囊只 有在漂浮和沉底状态才可能稳定，其他则是非稳态。基于运些分析，本发明提出的方法能实 现：1、胶囊内镜沉底状态下的位置姿态控制;2、胶囊内镜漂浮下的位置姿态控制;3、实现胶 囊内镜从沉底状态到漂浮状态的自动控制;4、实现胶囊内镜固定模式动态跳跃运动;5、实 现整个检查流程的程序控制。
[0047] 已知球形永磁体尺寸和表面磁感应强度，其周边任一点磁感应强度可W通过有限 元软件仿真计算。同理永磁体胶囊可W仿真建模。胶囊在球形永磁体磁场源周边任意位置 和姿态条件下的受力情况可W通过仿真计算获得理论近似值。当已知重力、浮力等其他外 力时，即可根据静力平衡条件确定所需要的磁力，然后采用最速下降等常规的迭代算法计 算此时球形永磁体与胶囊的相对位置。运一方法是W下控制方法的基础。
[0048] 1、所述的胶囊内镜沉底状态，胶囊在竖直方向的受力情况如图1所示：磁力=重 力-浮力-支撑力，只要磁力含重力-浮力，胶囊就可W保持稳定。水平方向，磁力分量接近为 零，不为零也可由胃底接触的摩擦力抵消。力偶平衡，磁力力偶与接触力力偶相平衡。
[0049] 所述沉底状态下的位置姿态控制，控制磁场发生器运动，使其相对于胶囊保持附 图3曲线1所示的运动，即保持胶囊相对磁场发生器的位置处于曲线1上，则可实现胶囊位置 不变，姿态角调整。其基本特征在于姿态角与局部磁力线方向有夹角，该夹角造成的扭矩与 胶囊处于该姿态时支撑力造成的扭矩平衡。该曲线可W通过理论仿真计算并通过实验数据 修正标定。
[0050] 如图5所示，控制磁场发生器绕胶囊所在的竖直轴旋转，即可实现胶囊方向角的旋 转。控制磁场发生器姿态不变，保持到胶囊的高度不变，水平移动磁场发生器即可牵引胶囊 实现平移运动。W上几种运动组合，即可实现胶囊在沉底状态下的各种运动。
[0051] 2、所述的胶囊内镜漂浮状态，胶囊在竖直方向的受力情况如图2所示：磁力=重 力-浮力，只要满足条件:重力〉磁力〉重力-最大浮力，胶囊就可W保持稳定。水平方向，由于 水的阻尼很小，磁力的水平分量必须接近于零。力偶平衡，磁力力偶与浮力力偶相平衡。
[0052] 所述漂浮状态下的位置姿态控制，控制磁场发生器运动，使其相对于胶囊保持附 图4曲线2所示的运动，即保持胶囊相对磁场发生器的位置处于曲线2上，则可实现胶囊位置 不变，姿态角调整。其基本特征在于姿态角与局部磁力线方向有夹角，该夹角造成的扭矩与 胶囊处于该姿态时浮力造成的扭矩平衡。该曲线可W通过理论计算并通过实验数据修正标 定。
[0053] 如图5所示，控制磁场发生器绕胶囊所在的竖直轴旋转，即可实现胶囊方向角的旋 转。控制磁场发生器姿态不变，保持到胶囊的高度不变，水平移动磁场发生器即可牵引胶囊 实现平移运动。W上几种运动组合，即可实现胶囊在漂浮状态下的各种运动。
[0054] 3、所述胶囊内镜从沉底状态到漂浮状态的起浮过程自动控制，主要用于克服手动 操作的困难。该困难在于：当胶囊从水底起浮时，随着上升过程，胶囊距离磁极越来越近，磁 力急剧增大，当胶囊到达水面，磁力远大于重力，胶囊脱离水面飞出，吸附在胃壁上表面。解 决的办法在于，伴随胶囊的上升，同步提升磁场发生器，使得胶囊到磁极距离基本不变。运 一动作由操作者手工完成十分困难，运也是现有利用永磁体控制胶囊内镜的设备效果不佳 的主要原因。
[0055] 所述胶囊内镜从沉底状态到漂浮状态的起浮过程自动控制，首先预先计算控制胶 囊起浮过程的磁场发生器运动曲线。如图6所示，磁场发生器轴线竖直，胶囊在磁场发生器 正下方，纵轴为Z轴，横轴为时间t。磁场发生器运动过程分为=个阶段，首先迅速下降到最 低位置，该位置磁力〉重力-浮力，胶囊脱离底部开始上浮;然后用一定速度上升至稍高于末 态位置;最后下降至末态位置，末态位置即漂浮的稳定位置。胶囊在临界起漂状态与漂浮状 态下的重力与浮力是确定的，由于受力平衡，在运两个位置的磁力也确定，因而磁场发生器 与胶囊的距离也确定，即图6中的Zs和Zf-Zw确定。针对不同水深度Zw, S段运动曲线特征相 似而具体参数不同，将上述运动规划构建成运动曲线库。
[0056] 实际操作中先寻找最低位置Zs,控制磁场发生器迅速下降然后迅速回升，每次从 胶囊内镜反馈的图像中判断胶囊是否出现跳跃，逐次压低最低点直至胶囊跳跃。此次的最 低点即为实际最低点。之所W反复试探是因为胶囊内镜反馈的图像有滞后性，如果判断胶 囊开始起浮了再令磁场发生器上升，通常为时已晚。
[0057] 确定最低位置后，即按照预先计算的曲线系列逐步试探，直至找到匹配曲线，使胶 囊内镜从沉底状态运动到漂浮状态。试探次序由最大水深对应的曲线开始，逐次减小深度， 可W保证胶囊不会飞出水面。是否成功由胶囊内镜反馈的图像判断。成功的结果可W反推 判断出大概的水深度。
[0058] 运一方法不需要人直接操纵磁场发生器的运动，但是在寻找最低位置，W及试探 起浮的过程中，需要根据胶囊内镜所显示的图像对胶囊运动状态进行定性的判断。可W用 机器视觉图像识别技术，也可W由操作者根据显示画面进行判断，本发明不设及图像识别 技术。
[0059] 4、所述的胶囊内镜固定模式动态跳跃运动，其作用在于对胃壁下表面的检查。当 胶囊沉底时，镜头抵近下表面，视野太小，检查效率太低，需要将胶囊上升一定高度。但是如 前所述，中间悬浮状态浮力不变、没有支撑力，是不稳定的。因此采用动态跳跃运动的方式 实现运一需求。
[0060] 所述的胶囊内镜固定模式动态跳跃运动，如图7所示，其控制模式类似于前述第3 点从沉底状态到漂浮状态的起浮运动，其区别在于：
[0061] 在竖直方向，始终使用大于实际深度的运动曲线，使得胶囊