一种智能医疗吊塔系统及其操作方法

xiaoxiao2021-01-12  24

一种智能医疗吊塔系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种智能的医疗吊塔系统及其操作方法,属于医疗器械领域。
【背景技术】
[0002]随着电子技术、计算机技术和信息技术的迅猛发展。数字化手术室是当前手术室建设的发展趋势,如何实现手术室的智能化和一体化已经成为了比较热的研究课题。医疗吊塔是现代手术室中必不可少的供气医疗设备,随着时代的发展,医疗行业对医疗吊塔的使用也提出了更高的要求,主要体现在其安全性、可靠性、美观性和智能性等方面。
[0003]目前,国内外的医疗吊塔主要靠手推动作使吊塔移动位置,部分吊塔有电动控制升降的功能。这种吊塔在使用过程中耗时耗力,不具备智能性。
[0004]医用吊塔还不具备自动运行,实时避障的功能。
[0005]目前国内外先进的数字手术室,已经集成了影像系统,通讯系统方便专家远程手术指导,集成了多媒体影音放送方能,使患者神情放松等等。但是,还没有集成吊塔系统。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于针对已有技术的不足,将机器视觉技术,电气控制技术,远程通信技术加载到手术室中的医疗吊塔,研发出一种具有自动运行,实时避障,可远程操控功能,可集成的智能医疗吊塔系统。
[0007]—种智能医疗吊塔系统及其操作方法为达到上述目的,本发明采用下述技术方案,包括吊塔、托盘、电气控制模块、虚拟动画显示模块、远程通信模块、网络接口模块、气电监控模块、机器视觉模块、主控模块和报警模块组成。所述的电气控制模块分别控制水平一轴、水平二轴、旋转轴和升降轴。其中,水平一轴和水平二轴负责吊塔系统的平面移动,旋转轴和升降轴分别负责末端托盘的旋转和升降功能。所述的虚拟动画显示模块,主要用于人机交互,显示操作界面,系统当前的运行状态、各模块的运行情况以及吊塔系统的运行曲线等功能。所述的远程通信模块主要用于无线接收医护人员的远程控制指令。所述的网络接口模块主要包含USB接口、串口接口、以太网接口等网络接口主要负责与各电气模块和医用设备连接。所述的气电监控模块主要负责监测各电气模块和吊塔系统中供气设备的运行情况。所述的报警模块,主要在系统出现故障或者运行出现警告时,负责给医护人员发送报警信息。所述的机器视觉模块主要负责采集末端托盘的图像信息,经算法处理后得到托盘周边的障碍物信息。所述的主控模块主要和各模块进行连接,负责数据处理和避障路径规划算法的解算。所述的末端托盘主要负责放置医用设备,安装网络接口模块。
[0008]所述的智能吊塔系统具有人工示教功能,方便用户设置吊塔的起始位置和终点位置,可根据实际应用不同,设置多个起始点和目标点,也可根据不同的医师习惯,设置不同的操作位置。具有远程操作功能,医护人员可远程操纵吊塔的移动。另外,智能吊塔系统也可与相关医用设备连接,有组网功能,方便搭建一体化手术室。
[0009]所述的智能吊塔系统操作方法流程如下: I)设定限位处:为了防止吊塔在运行过程中出现异常现象,出现安全问题,在吊塔初始设置时,要设定好各转轴的限位处。
[0010]2)示教过程:吊塔在实际使用过程中,由于操作位置不同或者医护人员的习惯不同,所以要设置多个起始点和目标点位置。
[0011]注:1和2操作只需在系统安装完毕后设置一次,以后每次操作都不需再次设置。
[0012]3)系统就位:通过虚拟动画显示模块选择医护人员,然后选择“就位”功能,选择目标位置。主控模块读取所选择位置的位置信息,发送给各转轴的驱动模块,启动系统,转动各转轴,让系统就位,准备手术。
[0013]4)自动运行:系统在就位过程中,主控模块实时查询各转轴的位置信息,视觉模块的障碍物信息,若遇到障碍物,则进行避障路径规划解算,将计算好的结果作为目标位置信息,发送给各转轴驱动板,与此同时,各转轴驱动模块实时判断各转轴是否到达目标位置,若到达,则停止运动。系统在运行过程中,如出现障碍物无法躲避或者相关模块发生故障的情况,报警模块则发出警告
5)更换位置:在手术过程中,医护人员可以通过虚拟动画显示模块或者远程控制模块选择相应的目标位置,吊塔自动运行到指定位置。
[0014]6)归位:医护人员通过选择“归位”功能,吊塔系统自动运行到起始位置。
[0015]7)结束:手术完成。
【附图说明】
[0016]图1是“一种智能医疗吊塔系统”的安装示意图;
图2是“一种智能医疗吊塔系统”的操作系统结构框图;
图3是“一种智能医疗吊塔系统”的操作方法流程图。
具体实施方案
[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例作进一步详细的描述。
[0018]实施例一:
参见图1和图2,本智能医疗吊塔系统,包括由水平一轴1、水平二轴2、旋转轴3和升降轴4构成的吊塔,以及末端托盘5、视觉系统6、主控板7、工控机8、水平一轴驱动板9、水平二轴驱动板10、旋转轴驱动板11、升降轴驱动板12、虚拟动画显示模块13、网络接口 14、远程通信模块15、报警模块16和气电监控模块17,其特征在于:
所述的水平一轴1、水平二轴2、旋转轴3、升降轴4分别与水平一轴驱动模块9,水平二轴驱动模块10,旋转轴驱动模块11和升降轴驱动模块12相连;所述的水平一轴驱动模块9、水平二轴驱动模块10、旋转轴驱动模块11和升降轴驱动模块12通过总线和主控模块7相连;所述的视觉系统6通过总线和主控模块7相连;所述的网络接口 14和主控模块7相连;所述的报警模块16和主控模块7相连;所述的气电监控模块17和主控模块7相连;所述的虚拟动画显示模块13和主控模块7相连;所述的远程通信模块15和主控模块7相连;所述水平一轴I和水平二轴2分别由电机M1、M2驱动实现吊塔系统的平面移动,所述旋转轴3和升降轴4分别由电机M3、M4驱动末端托盘5的旋转和升降;
所述的工控机8、水平一轴驱动板9、水平二轴驱动板10、旋转轴驱动板11、升降轴驱动板12和电机驱动器位于电气集装箱内;所述的视觉系统6和网路接口 14位于末端托盘5上,所述的主控板7、气电监控模块17、远程通信模块15、虚拟动画显示模块13和报警模块16位于吊塔末端机箱上。
[0019]实施例二:
本实施例和实施例一基本相同,特别之处是:所述的一种智能医疗吊塔系统方法,其特征在于:所述的网络接口 14模块包含USB接口、串口接口、以太网接口 ;所述的水平一轴驱动板9、水平二轴驱动板10、旋转轴驱动板11、升降轴驱动板12、工控机8和主控板7在同一条通信总线上;所述的远程通信模块15为WIFI模 块、蓝牙模块或ZigBee模块中的一种。
[0020]实施例三:
如图1和图2所示,本智能医疗吊塔系统主要包括水平一轴I,水平二轴2,旋转轴3,升降轴4,托盘5,视觉系统6,主控板7,工控机8,水平一轴驱动板9,水平二轴驱动板10,旋转轴驱动板11,升降轴12,虚拟动画显示模块13,网络接口 14,远程通信模块15,报警模块16,气电监控模块17。
[0021]如图3所示,一种新型的智能医疗吊塔系统的控制方法,具体包括如下步骤:
I)设定限位处:为了防止吊塔在运行过程中出现异常现象,出现安全问题,在吊塔初始设置时,要设定好各转轴的限位处。
[0022]2)示教过程:吊塔在实际使用过程中,由于操作位置不同或者医护人员的习惯不同,所以要设置多个起始点和目标点位置。
[0023]注:1和2操作只需在系统安装完毕后设置一次,以后每次操作都不需再次设置。
[0024]3)系统就位:通过虚拟动画显示模块选择医护人员,然后选择“就位”功能,选择目标位置。主控模块读取所选择位置的位置信息,发送给各转轴的驱动模块,启动系统,转动各转轴,让系统就位,准备手术。
[0025]4)自动运行:系统在就位过程中,主控模块实时查询各转轴的位置信息,视觉模块的障碍物信息,若遇到障碍物,则进行避障路径规划解算,将计算好的结果作为目标位置信息,发送给各转轴驱动板,与此同时,各转轴驱动模块实时判断各转轴是否到达目标位置,若到达,则停止运动。系统在运行过程中,如出现障碍物无法躲避或者相关模块发生故障的情况,报警模块则发出警告
5)更换位置:在手术过程中,医护人员可以通过虚拟动画显示模块或者远程控制模块选择相应的目标位置,吊塔自动运行到指定位置。
[0026]6)归位:医护人员通过选择“归位”功能,吊塔系统自动运行到起始位置。
[0027]7)结束:手术完成。
【主权项】
1.一种智能医疗吊塔系统,包括由水平一轴(1)、水平二轴(2)、旋转轴(3)和升降轴(4)构成的吊塔,以及末端托盘(5)、视觉系统(6)、主控板(7)、工控机(8)、水平一轴驱动板(9)、水平二轴驱动板(10)、旋转轴驱动板(11)、升降轴驱动板(12)、虚拟动画显示模块(13)、网络接口( 14)、远程通信模块(15)、报警模块(16 )和气电监控模块(17 ),其特征在于: 所述的水平一轴(I)、水平二轴(2)、旋转轴(3)、升降轴(4)分别与水平一轴驱动模块(9),水平二轴驱动模块(10),旋转轴驱动模块(11)和升降轴驱动模块(12)相连;所述的水平一轴驱动模块(9)、水平二轴驱动模块(10)、旋转轴驱动模块(11)和升降轴驱动模块(12)通过总线和主控模块(7)相连;所述的视觉系统(6)通过总线和主控模块(7)相连;所述的网络接口(14)和主控模块(7)相连;所述的报警模块(16)和主控模块(7)相连;所述的气电监控模块(17)和主控模块(7)相连;所述的虚拟动画显示模块(13)和主控模块(7)相连;所述的远程通信模块(15)和主控模块(7)相连;所述水平一轴(I)和水平二轴(2)分别由电机(M1、M2)驱动实现吊塔系统的平面移动,所述旋转轴(3)和升降轴(4)分别由电机(M3、M4)驱动末端托盘(5)的旋转和升降; 所述的工控机(8)、水平一轴驱动板(9)、水平二轴驱动板(10)、旋转轴驱动板(11)、升降轴驱动板(12)和电机驱动器位于电气集装箱内;所述的视觉系统(6)和网路接口(14)位于末端托盘(5)上,所述的主控板(7)、气电监控模块(17)、远程通信模块(15)、虚拟动画显示模块(13)和报警模块(16)位于吊塔末端机箱上。2.根据权利要求1所述的一种智能医疗吊塔系统方法,其特征在于:所述的网络接口(14 )模块包含USB接口、串口接口、以太网接口;所述的水平一轴驱动板(9 )、水平二轴驱动板(10)、旋转轴驱动板(11)、升降轴驱动板(12)、工控机(8)和主控板(7)在同一条通信总线上;所述的远程通信模块(15)为WIFI模块、蓝牙模块或ZigBee模块中的一种。3.—种智能医疗吊塔系统的操作方法,采用根据权利要求1所述的智能医疗吊塔系统进行操作,其主要操作步骤如下: .1)设定限位处:为了防止吊塔在运行过程中出现异常现象,出现安全问题,在吊塔初始设置时,要设定好各转轴的(1、2、3、4)限位处; .2)示教过程:吊塔在实际使用过程中,由于操作位置不同或者医护人员的习惯不同,所以要设置多个起始点和目标点位置; 所述步骤I)和步骤2)操作只需在系统安装完毕后设置一次,以后每次操作都不需再次设置; .3)系统就位:通过虚拟动画显示模块(13)选择医护人员,然后选择“就位”功能,选择目标位置;主控模块(7)读取所选择位置的位置信息,发送给各转轴(1、2、3、4)的驱动模块(9、.10、11、12),启动系统,转动各转轴(1、2、3、4),让系统就位,准备手术; .4)自动运行:系统在就位过程中,主控模块(7)实时查询各转轴的位置信息,视觉系统(6)的障碍物信息,若遇到障碍物,则进行避障路径规划解算,将计算好的结果作为目标位置信息,发送给各转轴驱动模块(9、10、11、12),与此同时,各转轴驱动模块实时判断各转轴是否到达目标位置,若到达,则停止运动,系统在运行过程中,如出现障碍物无法躲避或者相关模块发生故障的情况,报警模块(16)则发出警告; .5)更换位置:在手术过程中,医护人员可以通过虚拟动画显示模块(13)或者远程控制模块(15)选择相应的目标位置,吊塔自动运行到指定位置;.6)归位:医护人员通过选择“归位”功能,吊塔系统自动运行到起始位置;.7)结束:手术完成。
【专利摘要】本发明涉及一种具有自动运行,实时避障,可远程操控功能,可集成的智能医疗吊塔系统及其操作方法。该系统中,主要包括四个轴,用户可以选择某一轴单独控制其左右运动,也可以单独控制吊塔的升降运动。在设置吊塔在手术室中的起始位置和终点位置后,吊塔可以选择“归位”或“就位”功能,根据视觉系统反馈回的障碍物信息,智能躲避障碍物,自动运行到起始位置或终点位置。另外,该系统还装载网络接口模块,可连接各种医疗设备,方便数字手术室一体化集成。
【IPC分类】A61B90/00, A61G12/00
【公开号】CN105496697
【申请号】CN201511004197
【发明人】王海宽, 张锐, 周志境, 费敏锐, 尹志辉, 姜闻名
【申请人】上海正华医疗设备有限公司, 上海大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月29日

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