[发明专利]便携式远程超声扫查系统与安全超声扫查柔顺控制方法

权利要求书

1.一种便携式远程超声扫查系统，其特征在于，包括主端设备、从端设备；

所述主端设备包括：手持装置(1)，与手持装置(1)相连接的主端计算机(2)；

所述从端设备包括：从端扫查机器人，从端超声设备，分别与从端扫查机器人和从端超声设备相连接的数据收发单元(8)；

医生手持手持装置(1)在任意工作面上移动，所述手持装置(1)将其运动的轨迹信息发送给主端计算机(2)；所述手持装置(1)还将其所受到的按压力发送给主端计算机(2)；其中，手持装置(1)的轨迹信息包括：手持装置(1)在任意工作面上移动的速度信息和在空间中旋转的角速度信息；

所述主端计算机(2)与数据收发单元(8)之间通信连接，主端计算机(2)将手持装置(1)的轨迹信息和按压力发送给数据收发单元(8)；

所述从端超声设备用于进行超声扫查，采集的超声影像，并将所采集的超声影像发送给数据收发单元(8)，数据收发单元(8)将超声影像发送给主端计算机(2)；

所述从端超声设备包括：超声探头(4)；

所述从端扫查机器人包括；机械臂(31)，用于控制机械臂(31)运动的控制器(32)；

所述超声探头(4)设置于机械臂(31)的末端；

所述数据收发单元(8)将手持装置(1)的轨迹信息和按压力发送给控制器(32)；

控制器(32)根据手持装置(1)在工作面上移动的速度信息控制机械臂(31)的末端执行器在水平面上的移动，使得机械臂(31)末端上的超声探头(4)在水平面上的移动速度与手持装置(1)在工作面上的移动速度一致；

控制器(32)根据手持装置(1)在空间中旋转的角速度信息控制机械臂(31)的末端执行器在空间中的姿态运动，使得机械臂(31)末端上的超声探头(4)在空间中的转动速度与手持装置(1)在空间中的转动速度一致；

控制器(32)根据手持装置(1)的按压力控制机械臂(31)的末端执行器沿扫查面的法向移动，使得机械臂(31)末端上的超声探头(4)与人体扫查部位之间的接触力，即超声探头(4)的实际接触力与手持装置(1)的按压力一致；

所述机械臂(31)的整个运动过程均为柔顺控制；

非超声扫查过程中，机械臂(31)的运动采用阻抗控制，即，机械臂(31)的末端执行器在水平面上的移动和在扫查面的法向上的移动均为阻抗控制；

超声扫查过程中，机械臂(31)的运动采用阻抗与恒力的混合控制，即，机械臂(31)的末端执行器在水平面上的移动为阻抗控制，在扫查面的法向上的移动为恒力控制；

所述机械臂(31)末端上设有深度相机(34)，用于获取深度图像；所述深度相机(34)与控制器(32)相连接，将深度图像发送给控制器(32)，控制器通过数据收发单元(8)将深度图像发送给主端计算机(2)；

深度相机获取(34)人体表面的深度图像，所述主端计算机(2)根据人体表面的深度图像进行人体三维建模，得到人体三维模型；所述主端计算机(2)根据该人体三维模型，识别人体扫查部位，设置人体扫查部位的超声扫查初始位置，利用人体三维模型和路径规划算法生成机械臂从当前位置到达超声扫查初始位置的无碰撞路径，并通过数据收发单元(8)将该无碰撞路径发送控制器(32)；控制器(32)控制机械臂(31)的末端执行器按照该无碰撞路径进行运动，使得机械臂(31)末端上的超声探头(4)自动到达该超声扫查初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种便携式远程超声扫查系统，其特征在于，手持装置(1)通过光电式速度传感器获取手持装置(1)在工作面上移动的速度信息，通过速度映射的方式，控制机械臂(31)的末端执行器在水平面上的移动。

3.根据权利要求1所述的一种便携式远程超声扫查系统，其特征在于，所述数据收发单元(8)包括：用于与从端扫查机器人进行数据传输的机器人数据接口，用于与从端超声设备进行数据传输的超声数据接口。