[发明专利]一种机器人半自主B超检测系统

权利要求书

1.一种机器人半自主B超检测系统，其特征在于，所述的机器人半自主B超检测系统包含有远程遥操作主端子系统，机器人操作从端子系统，自主规划学习子系统，其中所述远程遥操作主端子系统包括VR显示模块与遥操作装置，所述VR显示模块包含有头戴VR设备，可由医生通过头戴VR设备观察实时的B超图像以及现场图像，所述遥操作装置由振动棒、操作板子以及四轴力传感器组成，医生可手持振动棒，并按压操作板子，来向机器人操作从端子系统传送指令，控制机械臂运动；

所述振动棒可通过振动反馈压力的大小，压力越大，振动频率越大；

所述操作板子下方的四个角分别安装有四轴力传感器，当操作板子受到按压时，根据四个四轴力传感器的受力情况，计算出受力位置以及受力大小；

当遥操作装置受到医生操作时，会根据受力位置及受力大小控制机械臂通过B超探头用相应的力按压到病人的相应位置；

所述机器人操作从端子系统包含机械臂，B超探头以及摄像头，其中所述B超探头固定在所述机械臂末端，可通过控制所述机械臂运动来使B超探头与人体皮肤贴合并进行B超检测，通过B超探头扫描得到的B超图像可实时传输到远程遥操作主端子系统；所述摄像头可拍摄得到现场操作情况的现场图像，并将现场图像实时传输到所述远程遥操作主端子系统；

在所述机械臂末端与B超探头间装有力传感器，在B超探头与人体接触时通过力传感器可计算出相应的接触力；

所述机器人操作从端子系统，在遥操作过程中，以医生对遥操作装置施以的压力大小作为B超探头与人体接触时的期望值，并通过机械臂末端的力传感器反馈信息作关于力的控制；

所述自主规划学习子系统由神经网络所构成，该神经网络输入是B超图像，输出是B超探头姿态以及B超探头与皮肤接触力；输出向量共7维，前4维为姿态四元数，后3维为x,y,z三个方向上的力；所述神经网络，其训练过程步骤如下：

S1、通过医生对远程遥操作主端子系统进行操作，控制机械臂运动，收集在运动过程中得到的B超图像，B超探头姿态以及B超探头与皮肤的接触力作为训练数据；

S2、根据B超图像的质量给数据打上标签，若B超图像中器官清晰可见，则标签为1，否则标签为0，挑选出轨迹动作标签由0过渡到1的数据组成轨迹良好的数据集；

S3、基于轨迹良好的数据集，通过有监督学习对神经网络进行回归拟合训练；

S4、基于深度确定性成对延迟策略的强化学习算法，以上述经过有监督学习的神经网络作为动作网络，并且新建用于评价状态-动作对的评价网络，设置奖励函数如下：

其中l_t是当前时刻数据中的标签，l_t+1是下一时刻数据中的标签；

S5、先基于所有数据对评价网络进行评价策略训练，然后基于轨迹良好的数据集对动作网络进行动作策略训练；

S6、在动作网络训练完成后，可用来决定探头下一步的运动，传输控制命令到机器人操作从端子系统以进行自主检测；

在对病人进行B超检测时，由医生利用振动棒和操作板子向机器人操作从端子系统传送指令，调整力度控制机械臂运动来使B超探头与人体皮肤贴合，通过自主规划学习子系统的神经网络控制机械臂将B超探头保持在人体表面运动，进行自主B超扫描检测。