磁驱动胶囊最优控制器

免标定免观测器

该控制器无需系统辨识与扰动观测器即可实现磁驱动胶囊的稳定位置控制。

陈朋 · 陈强 · Jiang, Qianru · 何熊熊 · 李胜

IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 2025

技术优势

免标定

将磁力视为机械臂力矩中包含的外力，直接建立力矩与图像数据的隐式关系，从而消除对系统辨识和额外传感器测量的需求。

免观测器

通过全扰动局部动态线性化技术解耦摩擦和参数估计误差等扰动，无需任何扰动观测器即可保证定位稳定性。

消除不可控迭代

采用基于时间的哈密顿-雅可比-贝尔曼方程构建最优控制框架，消除了胃肠系统内的不可控迭代过程。

应用场景

• 磁驱动胶囊内窥镜：为胶囊内窥镜提供免标定、免观测器的位置控制，减小系统集成复杂度。
• 胃肠道无创诊疗：提升胶囊在胃肠道内的定位稳定性，有望改善无创诊疗的准确性和可靠性。
• 介入手术机器人：可将该控制框架集成到磁驱动介入机器人中，实现更安全、精准的位置控制。