胶囊机器人是应用于胃肠道疾病诊疗的医疗器械,其控制精度直接影响到诊疗效果。目前,外部磁场驱动控制方式已经得到了广泛认可,有望实现精准控制。因此,外部磁场的精度已成为该研究领域的重点研究问题之一。本课题组提出了一种基于空间万向旋转磁矢量驱动胶囊机器人的控制方案,空间万向旋转磁矢量由三轴亥姆霍兹线圈产生。研究表明,三轴亥姆霍兹线圈的装配误差会影响磁矢量的精度。因此,本文根据线圈装配误差的不同形式,提出了相应的磁矢量误差补偿方法。首先,分析了线圈装配误差的主要形式。三轴正交亥姆霍兹线圈的装配误差主要由单组亥姆霍兹线圈的装配误差及三组亥姆霍兹线圈的装配误差构成。单组亥姆霍兹线圈的装配误差是指两线圈不平行和不共轴引起的磁矢量误差,三组亥姆霍兹线圈的装配误差是指三组亥姆霍兹线圈的轴线交点偏移和轴线非正交引起的磁矢量误差。其次,针对单组亥姆霍兹线圈的装配误差,基于毕奥-萨伐尔定律,推导出磁矢量误差的数学模型,并运用Matlab软件分析了误差参数对磁矢量的影响。三组亥姆霍兹线圈的装配误差分为线圈轴线交点偏移误差及线圈轴线非正交误差。针对线圈轴线交点偏移误差,根据单组亥姆霍兹线圈匀强磁场区域特性,分析了轴线交点偏移对匀强磁场区域的影响。针对线圈轴线非正交误差,基于空间万向旋转磁矢量叠加原理,建立了磁矢量误差的数学模型,分析表明轴线非正交误差使得空间万向旋转磁矢量的末端轨迹由圆变为椭圆,并运用Matlab软件分析了误差参数对磁矢量的影响。最后,运用标量校准方法,推导出线性化磁矢量误差参数模型,运用最小二乘法原理识别误差参数,通过调整线圈的载入电流对磁矢量的误差进行补偿。仿真结果表明该方法能够补偿三轴亥姆霍兹线圈因装配误差引起的磁矢量误差。通过调整线圈的载入电流补偿磁矢量的误差,进而能够提高机器人的控制精度,为实现临床应用奠定了坚实的基础。