CN106344066A - 探头机器人装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种探头机器人装置，包括：探头外壳；连接于探头外壳的探头换能器，所述探头换能器用于采集病灶；连接于探头换能器的探头连接线，所述探头连接线用于传输探头换能器采集的病灶信息；所述探头机器人装置还包括探头运动机构，所述探头运动机构能够控制探头换能器分别围绕至少两条相互呈角度的轴线在预设角度范围内进行旋转运动。本发明的探头机器人装置，探头换能器可以做多方位的旋转、定位运动，从而扫查病灶信息更全面，操作更简单方便。

Description

探头机器人装置
技术领域
本发明涉及一种探头机器人装置，应用在超声检测设备中扫描人或者动物的身体及数据采集的超声探头机器人装置。
背景技术
超声诊断仪器是利用超声检测技术，通过超声测量来了解人体组织结构的数据和形态。目前业界所使用的超声诊断仪，一般都是包括有本体和探头，探头插接在本体上，并通过探头的换能器发出超声波，对待测目标进行扫描探测，获得的扫描数据在反馈给本体进行进一步的处理。
现有技术中，目前探头的功能都比较单一只有采集病灶的功能（如图1），医生在做超声检查时是需要拿着探头在病人身体部位扫查，完全凭医生的经验来完成每个病人的检查。医生操作繁琐，工作辛苦，检查的人多时医生手臂就会很酸。而且需要有经验的医生，对医生的要求很高。所有的病人只能去医院检查，病人每次去医院排队检查也非常的浪费时间和金钱。这些都是由于要求操作探头扫查的人需要的专业技术很高，没办法做到人人会用的傻瓜式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种探头机器人装置，该探头机器人装置的操作更简单方便，而且探头换能器扫查病灶信息更全面。
为实现上述发明目的，本发明提供一种探头机器人装置，包括：探头外壳；连接于探头外壳的探头换能器，所述探头换能器用于采集病灶；连接于探头换能器的探头连接线，所述探头连接线用于传输探头换能器采集的病灶信息；所述探头机器人装置还包括探头运动机构，所述探头运动机构能够控制探头换能器分别围绕至少两条相互呈角度的轴线在预设角度范围内进行旋转运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头运动机构包括探头旋转结构，所述探头旋转结构能够控制探头换能器围绕垂直于病灶表面的竖直轴线旋转。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头运动机构包括探头摆动结构，所述探头摆动结构能够控制探头换能器围绕平行于病灶平面的轴线在小于180度的范围进行旋转运动，所述探头摆动结构连接于所述探头旋转结构，所述探头旋转结构能够控制探头摆动结构与所述探头换能器一起围绕垂直于病灶表面的竖直轴线旋转。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头旋转结构包括舵机以及连接在舵机和探头换能器之间的舵机连接臂，所述舵机通过舵机连接臂控制探头换能器的旋转运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头运动机构包括探头摆动结构，所述探头摆动结构能够控制探头换能器围绕平行于病灶平面的轴线在小于180度的范围进行旋转运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头摆动结构包括控制探头换能器向前后方向摆动式旋转运动的探头前后摆动结构和/或向左右方向摆动式旋转运动的探头左右摆动结构。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头机器人装置还包括固定所述探头左右摆动结构的支架，所述支架连接于所述探头前后摆动结构，所述探头前后摆动结构能够带动所述支架与所述探头左右摆动结构一起进行前后摆动式的旋转运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头摆动结构包括舵机以及连接在舵机和探头换能器之间的舵机连接臂，所述舵机通过舵机连接臂控制探头换能器的所述旋转运动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头机器人装置还包括探头压力检测结构，所述探头压力检测结构用于检测探头对检测表面的压力。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头机器人装置还包括控制探头换能器沿着接近或者远离检测表面的方向运动的上下运动机构，当所述压力在预设范围外，所述上下运动机构根据压力检测结构给出的信号控制探头换能器运动以使得所述压力在预设范围内。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头机器人装置还包括提示模块，所述压力达到预设值，所述提示模块进行相应的提示。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头机器人装置还包括机器臂，所述机器臂能够控制探头换能器沿着接近或者远离检测表面的方向运动和/或在检测表面上的移动。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述探头外壳可拆卸的连接于所述探头运动机构，所述探头运动机构通过驱动探头外壳带动所述探头换能器进行旋转运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的探头机器人装置的探头换能器可以做多方位的旋转、定位运动，从而扫查病灶信息更全面，操作更简单方便。而且本发明的探头机器人装置对超声医生要求较低，并且可以大大的减轻超声医生的工作量。另外，本发明的探头机器人装置中的探头销售群体不再是医疗机构，可以进入千家万户，使得人人都可以使用。
附图说明
图1是本发明优选的实施方式中探头机器人装置中探头的主视图,图中示出了探头在空间第一方向的自由度 ；
图2是图1中探头的俯视图，图中示出了探头在空间第二方向的自由度；
图3是图1中探头的左视图，图中示出了探头在空间第三方向的自由度；
图4是本发明优选的实施方式中探头机器人装置的具体机构组成原理示意图；
图5是图4中探头机器人装置的探头围绕第一轴线旋转的示意图，此时探头处于第一位置；
图6是图4中探头机器人装置的探头围绕第一轴线旋转的示意图，此时探头处于第二位置；
图7是图4中探头机器人装置中探头围绕第二轴线旋转的示意图；
图8是图4中探头机器人装置的探头围绕第三轴线旋转的示意图；
图9是图4中探头机器人装置的运动示意图，此时探头刚接触皮肤；
图10是图4中探头机器人装置的运动示意图，此时探头对皮肤的压力超过预设值；
图11是图4中探头机器人装置的运动示意图，此时上下运动结构带动探头移动保证探头和皮肤的压力保持在预设的范围内。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如图1至图3所示，本发明优选的实施例，该优选实施例公开了一种探头机器人装置100，包括探头以及控制探头运动的探头运动机构，探头是超声类设备的超声发射和接收反射信号的装置，探头包括探头外壳20、连接于探头外壳的探头换能器40以及连接于探头换能器40的探头连接线（图未示），其中探头换能器40用于采集病灶，探头连接线用于传输探头换能器40采集的病灶信息。因此，探头换能器40是探头的关键部件，担负电、声转换以及发射超声波和接收超声波的作用。探头连接线与换能器40连接，发送和接收电信号给换能器。探头外壳20和探头换能器40之间设置有弹簧60，通过弹簧60可以使得探头换能器40能够上下伸缩。
本优选实施例中，探头运动机构能够控制探头换能器在预设角度范围内进行旋转运动。优选的，探头具有在空间三个方向运动的自由度， 即探头换能器40能够围绕图中X轴、Y轴和Z轴旋转。如图1中，示出了探头在空间第一方向的自由度，即探头换能器能够围绕Y轴旋转，旋转的角度为α，其中，Y轴大致平行于病灶表面，因此α小于180度，优选的α小于等于90度，这样的设置比较紧凑。如图2中，示出了探头在空间第二方向的自由度，即探头换能器40能够围绕Z轴旋转，其中，Z轴大致垂直于病灶表面，而且Z轴可以和探头换能器40的中心轴线重合，因此，探头换能器40可以围绕Z轴360度旋转。如图3中，示出了探头在空间第三方向的自由度，探头换能器40能够围绕X轴旋转，旋转的角度为β，其中，X轴也是大致平行于病灶表面，因此β小于180度，优选的β小于等于60度，这样的设置比较紧凑。
参照图4到图8所示，探头运动机构包括探头旋转结构，主要是使探头换能器40能做水平面的旋转运动，即探头换能器40可以围绕Z轴旋转，探头旋转结构包括旋转舵机402和旋转舵机连接臂404，即旋转舵机402通过旋转舵机连接臂404带动探头换能器40完成围绕Z轴的旋转运动。
探头运动机构还包括探头左右摆动结构，主要是使探头换能器能做左右摆动运动，即探头换能器40可以围绕X轴在预设角度范围内旋转，探头左右摆动结构包括左右摆动舵机403和左右摆动舵机连接臂405，即左右摆动舵机403通过左右摆动舵机连接臂405带动探头换能器40完成围绕X轴的旋转运动，也就是探头换能器40的左右摆动运动。
探头运动机构还包括探头前后摆动结构，主要是使探头换能器40能做前后摆动运动，即探头换能器40可以围绕Y轴在预设角度范围内旋转，探头前后摆动结构包括前后摆动舵机407和前后摆动舵机连接臂409，即前后摆动舵机407通过前后摆动舵机连接臂409带动探头换能器40完成围绕Y轴的旋转运动，也就是探头换能器40的前后摆动运动。
在优选的实施例中，探头换能器40连接于探头左右摆动结构，探头左右摆动结构固定于支架401上，支架401连接于探头前后摆动结构，也就是说，探头前后摆动结构是带动支架以及探头左右摆动结构一起进行前后摆动。探头旋转结构连接于探头前后摆动结构，即探头旋转结构可以控制探头前后摆动结构和探头左右摆动结构一起围绕Z轴进行旋转运动。从上可以看出，探头换能器40沿空间三个方向的自由度可以单独控制，也可以组合控制，从而在检测时保证全面的检测，确保检测结果正确。另外，每两个旋转轴线之间的垂直并不是绝对的垂直，呈预设角度即可，只要其能够满足探头换能器40扫查病灶的需求即可，而且无论是垂直或者呈角度，两条旋转轴线也可以是空间相交或者空间不相交的轴线。
上述的舵机是探头换能器40的旋转控制机构，具有体积小、力矩大、外部机械设计简单、稳定性高等特点。舵机主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等，控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标停止。本实施例中将舵机用于控制探头换能器的旋转，关于舵机的具体结构在此不再赘述。
本实施例优选的，探头机器人装置还包括探头压力检测结构，主要是检测探头对病灶表面的压力，当到达正常压力时会有提示音或震动提醒，超过压力会警鸣等提示，从而确保探头换能器扫查安全性和舒适性，并能够提供清晰的图像。具体的，探头压力检测结构包括压力传感器80，具体的压力传感器可以是应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器等等，通过探头压力传感器可以控制探头对病灶表面的压力，以防止压力太小影响检测结果或者压力太大给患者造成不适。
本实施例进一步优选的，探头机器人装置还包括上下运动机构90，通过上下运动机构90控制探头沿垂直于病灶表面的方向运动，也就是说，可以把探头机器人装置装在机械臂上使用，通过机器臂控制探头换能器沿着接近或者远离检测表面的方向运动和/或在检测表面上移动，这样就不用人工操作，在超过压力范围时，压力检测结构会给出信号自动抬高到压力范围内使用。
从上述实施例中可以得知，本发明的探头机器人装置中的探头运动机构和探头可以构造成一个整体，即探头运动机构可以设置于探头外壳内。当然，更优选的方式为探头运动机构与探头外壳可拆卸的连接，探头运动机构通过驱动探头外壳带动探头换能器进行旋转运动，这样的话探头是可以更换的，因为探头有很多不同型号，通过互换探头可以使探头机器人装置实现不同的功能。
上述实施例中探头机器人装置的具体操作如下：探头机器人装置碰到皮肤D,继续往下压，弹簧60压缩，碰到压力传感器80，达到一定的压力，上下运动机构90起作用，探头机器人装置的上下运动机构90控制探头向上移动，可以通过程序控制保证探头和皮肤的压力保证在一定的范围内。
医生只要拿着探头放在病人身体检查区，探头会根据程序自动做上下左右旋转运动，自动检索有病灶的图片并保存下来。医生就不需要什么专业扫查技术。任何人都可以用，只要放在你要扫查的地方，探头会自动扫查，检索并保存图片，保存的图片可以通过云诊断来完成看病问题。这样就可以做到探头入户，自己在家看病了。也可以用一个简单的机械臂代替人手抓住探头，这样就不用人操作了。
本发明的探头机器人装置的探头换能器可以做多方位的旋转、定位运动，从而扫查病灶信息更全面，操作更简单方便，还有压力传感器来保证病人检查的舒适性及扫查更清晰的图像。而且本发明的探头机器人装置对超声医生要求较低，并且可以大大的减轻超声医生的工作量。另外，本发明的探头机器人装置中的探头销售群体不再是医疗机构，可以进入千家万户，使得人人都可以使用。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种探头机器人装置，包括：探头外壳；连接于探头外壳的探头换能器，所述探头换能器用于采集病灶；连接于探头换能器的探头连接线，所述探头连接线用于传输探头换能器采集的病灶信息；其特征在于：所述探头机器人装置还包括探头运动机构，所述探头运动机构能够控制探头换能器分别围绕至少两条相互呈角度的轴线在预设角度范围内进行旋转运动。
2.根据权利要求1所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头运动机构包括探头旋转结构，所述探头旋转结构能够控制探头换能器围绕垂直于病灶表面的竖直轴线旋转。
3.根据权利要求2所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头运动机构包括探头摆动结构，所述探头摆动结构能够控制探头换能器围绕平行于病灶平面的轴线在小于180度的范围进行旋转运动，所述探头摆动结构连接于所述探头旋转结构，所述探头旋转结构能够控制探头摆动结构与所述探头换能器一起围绕垂直于病灶表面的竖直轴线旋转。
4.根据权利要求2所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头旋转结构包括舵机以及连接在舵机和探头换能器之间的舵机连接臂，所述舵机通过舵机连接臂控制探头换能器的旋转运动。
5.根据权利要求1所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头运动机构包括探头摆动结构，所述探头摆动结构能够控制探头换能器围绕平行于病灶平面的轴线在小于180度的范围进行旋转运动。
6.根据权利要求5所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头摆动结构包括控制探头换能器向前后方向摆动式旋转运动的探头前后摆动结构和/或向左右方向摆动式旋转运动的探头左右摆动结构。
7.根据权利要求6所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头机器人装置还包括固定所述探头左右摆动结构的支架，所述支架连接于所述探头前后摆动结构，所述探头前后摆动结构能够带动所述支架与所述探头左右摆动结构一起进行前后摆动式的旋转运动。
8.根据权利要求6所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头摆动结构包括舵机以及连接在舵机和探头换能器之间的舵机连接臂，所述舵机通过舵机连接臂控制探头换能器的所述旋转运动。
9.根据权利要求1所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头机器人装置还包括探头压力检测结构，所述探头压力检测结构用于检测探头对检测表面的压力。
10.根据权利要求9所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头机器人装置还包括控制探头换能器沿着接近或者远离检测表面的方向运动的上下运动机构，当所述压力在预设范围外，所述上下运动机构根据压力检测结构给出的信号控制探头换能器运动以使得所述压力在预设范围内。
11.根据权利要求9所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头机器人装置还包括提示模块，所述压力达到预设值，所述提示模块进行相应的提示。
12.根据权利要求1所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头机器人装置还包括机器臂，所述机器臂能够控制探头换能器沿着接近或者远离检测表面的方向运动和/或在检测表面上移动。
13.根据权利要求1所述的探头机器人装置，其特征在于，所述探头外壳可拆卸的连接于所述探头运动机构，所述探头运动机构通过驱动探头外壳带动所述探头换能器进行旋转运动。
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