一種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種智能的醫(yī)療吊塔系統(tǒng)及其操作方法，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展。數(shù)字化手術(shù)室是當前手術(shù)室建設的發(fā)展趨勢，如何實現(xiàn)手術(shù)室的智能化和一體化已經(jīng)成為了比較熱的研究課題。醫(yī)療吊塔是現(xiàn)代手術(shù)室中必不可少的供氣醫(yī)療設備，隨著時代的發(fā)展，醫(yī)療行業(yè)對醫(yī)療吊塔的使用也提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在其安全性、可靠性、美觀性和智能性等方面。
[0003]目前，國內(nèi)外的醫(yī)療吊塔主要靠手推動作使吊塔移動位置，部分吊塔有電動控制升降的功能。這種吊塔在使用過程中耗時耗力，不具備智能性。
[0004]醫(yī)用吊塔還不具備自動運行，實時避障的功能。
[0005]目前國內(nèi)外先進的數(shù)字手術(shù)室，已經(jīng)集成了影像系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)方便專家遠程手術(shù)指導，集成了多媒體影音放送方能，使患者神情放松等等。但是，還沒有集成吊塔系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，將機器視覺技術(shù)，電氣控制技術(shù)，遠程通信技術(shù)加載到手術(shù)室中的醫(yī)療吊塔，研發(fā)出一種具有自動運行，實時避障，可遠程操控功能，可集成的智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)。
[0007]—種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)及其操作方法為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案，包括吊塔、托盤、電氣控制模塊、虛擬動畫顯示模塊、遠程通信模塊、網(wǎng)絡接口模塊、氣電監(jiān)控模塊、機器視覺模塊、主控模塊和報警模塊組成。所述的電氣控制模塊分別控制水平一軸、水平二軸、旋轉(zhuǎn)軸和升降軸。其中，水平一軸和水平二軸負責吊塔系統(tǒng)的平面移動，旋轉(zhuǎn)軸和升降軸分別負責末端托盤的旋轉(zhuǎn)和升降功能。所述的虛擬動畫顯示模塊，主要用于人機交互，顯示操作界面，系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)、各模塊的運行情況以及吊塔系統(tǒng)的運行曲線等功能。所述的遠程通信模塊主要用于無線接收醫(yī)護人員的遠程控制指令。所述的網(wǎng)絡接口模塊主要包含USB接口、串口接口、以太網(wǎng)接口等網(wǎng)絡接口主要負責與各電氣模塊和醫(yī)用設備連接。所述的氣電監(jiān)控模塊主要負責監(jiān)測各電氣模塊和吊塔系統(tǒng)中供氣設備的運行情況。所述的報警模塊，主要在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者運行出現(xiàn)警告時，負責給醫(yī)護人員發(fā)送報警信息。所述的機器視覺模塊主要負責采集末端托盤的圖像信息，經(jīng)算法處理后得到托盤周邊的障礙物信息。所述的主控模塊主要和各模塊進行連接，負責數(shù)據(jù)處理和避障路徑規(guī)劃算法的解算。所述的末端托盤主要負責放置醫(yī)用設備，安裝網(wǎng)絡接口模塊。
[0008]所述的智能吊塔系統(tǒng)具有人工示教功能，方便用戶設置吊塔的起始位置和終點位置，可根據(jù)實際應用不同，設置多個起始點和目標點，也可根據(jù)不同的醫(yī)師習慣，設置不同的操作位置。具有遠程操作功能，醫(yī)護人員可遠程操縱吊塔的移動。另外，智能吊塔系統(tǒng)也可與相關(guān)醫(yī)用設備連接，有組網(wǎng)功能，方便搭建一體化手術(shù)室。
[0009]所述的智能吊塔系統(tǒng)操作方法流程如下: I)設定限位處:為了防止吊塔在運行過程中出現(xiàn)異常現(xiàn)象，出現(xiàn)安全問題，在吊塔初始設置時，要設定好各轉(zhuǎn)軸的限位處。
[0010]2)示教過程:吊塔在實際使用過程中，由于操作位置不同或者醫(yī)護人員的習慣不同，所以要設置多個起始點和目標點位置。
[0011]注:1和2操作只需在系統(tǒng)安裝完畢后設置一次，以后每次操作都不需再次設置。
[0012]3)系統(tǒng)就位:通過虛擬動畫顯示模塊選擇醫(yī)護人員，然后選擇“就位”功能，選擇目標位置。主控模塊讀取所選擇位置的位置信息，發(fā)送給各轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動模塊，啟動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動各轉(zhuǎn)軸，讓系統(tǒng)就位，準備手術(shù)。
[0013]4)自動運行:系統(tǒng)在就位過程中，主控模塊實時查詢各轉(zhuǎn)軸的位置信息，視覺模塊的障礙物信息，若遇到障礙物，則進行避障路徑規(guī)劃解算，將計算好的結(jié)果作為目標位置信息，發(fā)送給各轉(zhuǎn)軸驅(qū)動板，與此同時，各轉(zhuǎn)軸驅(qū)動模塊實時判斷各轉(zhuǎn)軸是否到達目標位置，若到達，則停止運動。系統(tǒng)在運行過程中，如出現(xiàn)障礙物無法躲避或者相關(guān)模塊發(fā)生故障的情況，報警模塊則發(fā)出警告
5)更換位置:在手術(shù)過程中，醫(yī)護人員可以通過虛擬動畫顯示模塊或者遠程控制模塊選擇相應的目標位置，吊塔自動運行到指定位置。
[0014]6)歸位:醫(yī)護人員通過選擇“歸位”功能，吊塔系統(tǒng)自動運行到起始位置。
[0015]7)結(jié)束:手術(shù)完成。
【附圖說明】
[0016]圖1是“一種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)”的安裝示意圖；
圖2是“一種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)”的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是“一種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)”的操作方法流程圖。
具體實施方案
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的實施例作進一步詳細的描述。
[0018]實施例一:
參見圖1和圖2，本智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)，包括由水平一軸1、水平二軸2、旋轉(zhuǎn)軸3和升降軸4構(gòu)成的吊塔，以及末端托盤5、視覺系統(tǒng)6、主控板7、工控機8、水平一軸驅(qū)動板9、水平二軸驅(qū)動板10、旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動板11、升降軸驅(qū)動板12、虛擬動畫顯示模塊13、網(wǎng)絡接口 14、遠程通信模塊15、報警模塊16和氣電監(jiān)控模塊17，其特征在于:
所述的水平一軸1、水平二軸2、旋轉(zhuǎn)軸3、升降軸4分別與水平一軸驅(qū)動模塊9，水平二軸驅(qū)動模塊10，旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動模塊11和升降軸驅(qū)動模塊12相連;所述的水平一軸驅(qū)動模塊9、水平二軸驅(qū)動模塊10、旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動模塊11和升降軸驅(qū)動模塊12通過總線和主控模塊7相連;所述的視覺系統(tǒng)6通過總線和主控模塊7相連;所述的網(wǎng)絡接口 14和主控模塊7相連;所述的報警模塊16和主控模塊7相連;所述的氣電監(jiān)控模塊17和主控模塊7相連;所述的虛擬動畫顯示模塊13和主控模塊7相連;所述的遠程通信模塊15和主控模塊7相連;所述水平一軸I和水平二軸2分別由電機M1、M2驅(qū)動實現(xiàn)吊塔系統(tǒng)的平面移動，所述旋轉(zhuǎn)軸3和升降軸4分別由電機M3、M4驅(qū)動末端托盤5的旋轉(zhuǎn)和升降；
所述的工控機8、水平一軸驅(qū)動板9、水平二軸驅(qū)動板10、旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動板11、升降軸驅(qū)動板12和電機驅(qū)動器位于電氣集裝箱內(nèi)；所述的視覺系統(tǒng)6和網(wǎng)路接口 14位于末端托盤5上，所述的主控板7、氣電監(jiān)控模塊17、遠程通信模塊15、虛擬動畫顯示模塊13和報警模塊16位于吊塔末端機箱上。
[0019]實施例二:
本實施例和實施例一基本相同，特別之處是:所述的一種智能醫(yī)療吊塔系統(tǒng)方法，其特征在于:所述的網(wǎng)絡接口 14模塊包含USB接口、串口接口、以太網(wǎng)接口 ；所述的水平一軸驅(qū)動板9、水平二軸驅(qū)動板10、旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動板11、升降軸驅(qū)動板12、工控機8和主控板7在同一條通信總線上;所述的遠程通信模塊15為WIFI模