CN108459518A - 运动控制系统和方法以及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动控制系统和方法以及医疗设备。运动控制系统用于医疗设备，包括：中央运动控制板，中央运动控制板包括中央运动控制单元；多个子运动控制板，每个子运动控制板包括子运动控制单元，各子运动控制单元通过数据总线与中央运动控制单元可通信地连接；多组运动模块，每个运动模块包括驱动单元和与驱动单元连接的运动部件，每个子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元；其中，中央运动控制单元提供第一控制信号至多个子运动控制单元，每个子运动控制单元提供第二控制信号至相应的一组运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。本发明可以减少电气总线长度来降低成本和减少电气干扰问题。

Description

运动控制系统和方法以及医疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是一种运动控制系统和运动控制方法以及包括该运动控制系统的医疗设备。

背景技术

诸如X光机等医疗设备通常包括多个运动子系统，目前已经针对这样的医疗设备提出过一些控制方案。例如，利用中央控制单元对各运动部件进行控制，这样的方案不仅存在复杂的布线问题，而且各运动部件之间有可能出现相互干扰的问题。再如，利用中央控制单元配合多个接口板来对各运动部件进行控制，其中接口板只能够实现诸如模数转换这样的特定功能，其无法判断来自中央控制单元的控制信号是否出现问题。

因此，现有的各方案仍无法满足目前业界对具有多个运动子系统的医疗设备的控制要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种运动控制系统和运动控制方法，并且本发明还提出一种包括该运动控制系统的医疗设备，以解决现有技术中存在的问题。

根据一实施方式，运动控制系统用于一医疗设备，所述运动控制系统包括：一中央运动控制板，所述中央运动控制板包括一中央运动控制单元；多个子运动控制板，每个子运动控制板包括一子运动控制单元，各子运动控制单元通过一数据总线与所述中央运动控制单元可通信地连接；以及多组运动模块，每个运动模块包括一驱动单元和与所述驱动单元连接的一运动部件，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元；其中，所述中央运动控制单元提供第一控制信号至所述多个子运动控制单元，每个子运动控制单元提供第二控制信号至相应的一组运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

根据一实施方式，每个运动模块还包括一位置传感器，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接相应的一组运动模块的位置传感器；其中，所述位置传感器提供位置反馈信号至所连接的子运动控制单元，所连接的子运动控制单元将所述位置反馈信号发送至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述位置反馈信号生成所述第一控制信号。

根据一实施方式，所述运动部件为电机。

根据一实施方式，所述运动控制系统还包括一人机交互装置，所述人机交互装置与至少一个子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接；其中，所述人机交互装置提供用户输入信息至所连接的子运动控制单元，所连接的子运动控制单元将所述用户输入信息发送至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息生成所述第一控制信号。

根据一实施方式，所述运动控制系统还包括一人机交互装置，所述人机交互装置与所述中央运动控制板的中央运动控制单元连接；其中，所述人机交互装置提供用户输入信息至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息生成所述第一控制信号。

根据一实施方式，至少一个运动模块的驱动单元通过所述数据总线可通信地连接到所述中央运动控制板的中央运动控制单元；其中，所述中央运动控制单元提供第三控制信号至所连接的至少一个运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

根据一实施方式，至少一个子运动控制板的子运动控制单元通过接触器连接到相应的一组运动模块的电源。

根据一实施方式，所述数据总线为Ethernet总线、CAN总线、RS232总线或RS485总线。

根据一实施方式，所述医疗设备包括如前所述任一项所述的运动控制系统。

根据一实施方式，所述运动控制方法用于一运动控制系统，所述运动控制系统包括一中央运动控制板、多个子运动控制板以及多组运动模块，其中每个子运动控制板所包括的子运动控制单元通过一数据总线与所述中央运动控制板所包括的中央运动控制单元可通信地连接，每个运动模块包括一驱动单元和与所述驱动单元连接的一运动部件，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元，所述运动控制方法包括：各子运动控制单元实时监测相应运动部件的实际运动参数并将所述实际运动参数反馈给所述中央运动控制单元；所述中央运动控制单元基于各所述实际运动参数生成一组控制信号并将所述一组控制信号分别发送至各子运动控制单元；以及各子运动控制单元根据所接收到的控制信号控制相应运动部件的运动。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：所述中央运动控制单元向各子运动控制单元发送配置信息。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：所述中央运动控制单元向各子运动控制单元发送针对与其连接的运动部件的预期运动参数；以及各子运动控制单元将所接收的预期运动参数与所监测的实际运动参数进行比较，若二者出现偏差则进一步判断该偏差是否在预定范围内，若超出所述预定范围，则控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源并向所述中央运动控制单元发送错误报告。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：所述中央运动控制单元根据各子运动控制单元反馈的相应运动部件的实际运动参数判断各运动部件之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，所述中央运动控制单元将会发生干扰的运动部件的信息通知相应子运动控制单元。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：接到通知的子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：预先设置至少一个运动部件关联组，每个运动部件关联组中包括有可能产生干扰的两个或更多个运动部件；所述中央运动控制单元将每个运动部件关联组中的一个运动部件的实际运动参数实时提供至与同一运动部件关联组中的其他运动部件相应的子运动控制单元；以及接收到实际运动参数的子运动控制单元判断同一运动部件关联组中的运动部件之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：各子运动控制单元中的至少一个获取一用户输入信息并将所述用户输入信息反馈给所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息和各所述实际运动参数生成所述一组控制信号。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：所述中央运动控制单元获取一用户输入信息并基于所述用户输入信息和各所述实际运动参数生成所述一组控制信号。

根据一实施方式，其中至少一个运动模块的驱动单元通过所述数据总线可通信地连接到所述中央运动控制板的中央运动控制单元，所述运动控制方法还包括：所述中央运动控制单元直接提供控制信号至所连接的至少一个运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

根据一实施方式，所述运动控制方法还包括：当各子运动控制单元发现与所述中央运动控制单元的通信发生错误时，各子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；当所述中央运动控制单元发现与某个子运动控制单元的通信发生错误时，待该子运动控制单元重启后发送控制命令至该子运动控制单元，使该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；以及若该子运动控制单元重启后仍无法与所述中央运动控制单元通信，则所述中央运动控制单元控制由该运动控制单元控制的运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

根据一实施方式，如前所述的任一运动控制方法，其中所述实际运动参数和所述预期运动参数包括：运动部件的位置信息、方向信息、运动速度和/或运动加速度。

本发明可以减少电气总线长度来降低成本和减少电气干扰问题，还可以方便布线和部件部署。此外，本发明还可以降低单一部件故障造成系统故障的风险，有效避免运动部件间的碰撞。同时，本发明还方便于添加新的功能单元，如人机交互接口。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1为根据本发明一实施方式的运动控制系统的示意性框图。

图2为根据本发明另一实施方式的运动控制系统的示意性框图。

图3为根据本发明一实施方式的运动控制方法的流程图。

图4为根据本发明另一实施方式的运动控制方法的流程图。

图5为根据本发明再一实施方式的运动控制方法的流程图。

图6为根据本发明又一实施方式的运动控制方法的流程图。

图7为根据本发明又另一实施方式的运动控制方法的流程图。

其中，附图标记如下：

100、200 运动控制系统

101、201 中央运动控制板

1011、2011 中央运动控制单元

102、202 数据总线

103、104、203、204 子运动控制板

1031、1041、2031、2041 子运动控制单元

105、106、107、205、206、207 运动模块

1051、1061、1071、2051、2061、2071 驱动单元

1052、1062、1072、2052、2062、2072 运动部件

2053、2063、2073 位置传感器

20 接触器

208 人机交互装置

300、400、500、600、700 运动控制方法

S310、S320、S330 步骤

S410、S420、S430、S440、S450、S460、S470 步骤

S510、S520、S530、S540、S550、S560 步骤

S610、S620、S630、S640、S650、S660、S670 步骤

S710、S720、S730 步骤

Y 是

N 否

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

参见图1，图1为根据本发明一实施方式的运动控制系统的示意性框图。如图1所示，运动控制系统100用于一医疗设备，运动控制系统100包括一中央运动控制板101、多个子运动控制板103、104以及多组运动模块105、106、107。其中，中央运动控制板101包括一中央运动控制单元1011。子运动控制板103、104分别包括一子运动控制单元1031、1041，子运动控制单元1031、1041通过一数据总线102与中央运动控制单元1011可通信地连接。运动模块105、106、107分别包括一驱动单元1051、1061、1071和分别与驱动单元1051、1061、1071连接的一运动部件1052、1062、1072，子运动控制板103、104的子运动控制单元1031、1041分别可通信地连接一组运动模块的驱动单元。

例如，在如图1所示的实施方式中，子运动控制板103的子运动控制单元1031分别与由运动模块105、106的驱动单元1051、1061可通信地连接，子运动控制板104的子运动控制单元1041与运动模块107的驱动单元1071可通信地连接。本领域的技术人员容易理解的是，子运动控制板的数量可以根据实际需要进行设置，例如利用一个子运动控制板控制运动轴相近的一组运动模块的运动部件，在图1中以两个子运动控制板为例进行示意性说明，本发明在此方面不受限制。此外，每组运动模块中的运动模块的数量也不受限制，每组运动模块中既可以包括多个运动模块(如由运动模块105和106构成的一组运动模块)，也可以只包括一个运动模块(如由运动模块107构成的一组运动模块)。

中央运动控制单元1011提供第一控制信号至子运动控制单元1031、1041，子运动控制单元1031基于所收到的第一控制信号生成第二控制信号并将该第二控制信号提供至运动模块105和106的驱动单元1051和1061，以控制相应运动部件1052和1062的运动。子运动控制单元1041基于所收到的第一控制信号生成第二控制信号并将该第二控制信号提供至运动模块107的驱动单元1071，以控制相应运动部件1072的运动。

在实施方式中，子运动控制板103、104的子运动控制单元1031、1041与运动模块105、106、107的驱动单元1051、1061、1071之间可以分别通过数字接口(如CAN接口、Ethernet(以太网)接口、RS232/RS485等串口)和/或模拟接口(如IO接口、PWM接口等)连接。

下面参见图2，图2为根据本发明另一实施方式的运动控制系统的示意性框图。如图2所示，运动控制系统200具有与运动控制系统100类似的结构，包括一中央运动控制板201、多个子运动控制板203、204以及多组运动模块205、206、207。其中，中央运动控制板201包括一中央运动控制单元2011。子运动控制板203、204分别包括一子运动控制单元2031、2041，子运动控制单元2031、2041通过一数据总线202与中央运动控制单元201可通信地连接。运动模块205、206、207分别包括一驱动单元2051、2061、2071和分别与驱动单元2051、2061、2071连接的一运动部件2052、2062、2072，子运动控制板203的子运动控制单元2031可通信地连接运动模块205的驱动单元2051和运动模块206的驱动单元2061，子运动控制板204的子运动控制单元2041可通信地连接运动模块207的驱动单元2071。下面重点描述运动控制系统200与运动控制系统100的区别之处。

在运动控制系统200中，运动模块205、206、207分别包括一位置传感器2053、2063、2073，以检测各运动部件2052、2062、2072的位置信息。子运动控制单元203可通信地连接运动模块205和206的位置传感器2053和2063，子运动控制单元204可通信地连接运动模块207的位置传感器2073。位置传感器2053、2063提供位置反馈信号至子运动控制单元2031，位置传感器2073提供位置反馈信号至子运动控制单元2041，子运动运动控制单元2031和2041分别将位置反馈信号发送至中央运动控制单元2011，中央运动控制单元2011基于位置反馈信号生成第一控制信号。

如图2所示，运动控制系统200还包括一人机交互装置208，该人机交互装置208可以与子运动控制板204的子运动控制单元2041可通信地连接，或者可替换地，本领域的技术人员可以根据需要将人机交互装置208与其他至少一个子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接。使用中，操作人员通过人机交互装置208输入控制指令，例如，操作人员可以输入使运动模块205的运动部件2052进行运动的控制指令。

人机交互装置208提供用户输入信息至子运动控制单元2041，子运动控制单元2041将所述用户输入信息发送至中央运动控制单元2011，中央运动控制单元2011基于所述用户输入信息与各子运动控制单元反馈的位置反馈信号生成所述第一控制信号，并将该第一控制信号发送至子运动控制板203的子运动控制单元2031，从而子运动控制单元2031基于第一控制信号生成第二控制信号并发送至运动模块205的驱动单元2051来控制运动部件2052进行运动。

在变化实施方式中，运动控制系统200的人机交互装置208可以被设置为与中央运动控制板201的中央运动控制单元2011连接，人机交互装置208提供用户输入信息至中央运动控制单元2011，中央运动控制单元2011基于用户输入信息与各子运动控制单元反馈的位置反馈信号生成所述第一控制信号，并将该第一控制信号发送至相应子运动控制板的子运动控制单元，从而控制相应运动部件进行运动。

换言之，本领域的技术人员可以根据实际需要，就近安排与人机交互装置208连接的控制单元，该控制单元既可以为中央运动控制单元，也可以为任一个或任几个子运动控制单元，同时各子运动控制单元之间不进行直接连接，从而明显减少线缆的使用，简化网络拓扑结构，降低成本，并进而降低线缆羁绊患者或操作人员的可能性。

继续参见图2，在图2所示的实施方式中，运动控制板203和204的子运动控制单元2031和2041通过接触器20连接到运动模块205、206和207的电源(未示出)。从而，必要时子运动控制单元2031和2041能够通过切断运动模块的电源来实现相应运动部件的急停。

在图1和图2所示的实施方式中，运动部件1052、1062、1072以及2052、2062、2072可以为电机或其他适合的运动装置，本发明不以此为限。

如图1和图2所示，运动模块106和206的驱动单元1061和2061能够分别通过数据总线102和202可通信地连接到中央运动控制板101和201的中央运动控制单元1011和2011。此时，驱动单元1061和2061均同时具备电气接口(即模拟接口)和数字接口，从而既可以通过电气接口实现与子运动控制单元1031和2031的通信，也可以通过数字接口实现与中央运动控制单元1011和2011的通信。中央运动控制单元1011和2011能够直接提供控制信号至驱动单元1061和2061以控制相应运动部件1062和2062的运动。在运动部件之间即将出现干扰或存在安全隐患(如将要磕碰到患者或操作者)时，既可以通过中央运动控制单元1011和2011控制相关运动部件急停，也可以通过子运动控制单元1031和2031控制相关运动部件急停，后面将会在运动控制方法的相关描述中进一步就此内容进行说明。

本发明还提供一种医疗设备，所述医疗设备包括如前所述的任一种运动控制系统。实践中，医疗设备可以为，但不限于，X光机等。

接下来，结合图3对本发明提供的一种运动控制方法进行描述。图3为根据本发明一实施方式的运动控制方法的流程图。如图3所示，运动控制方法300用于一运动控制系统。运动控制系统可以包括一中央运动控制板、多个子运动控制板以及多组运动模块，其中每个子运动控制板所包括的子运动控制单元通过一数据总线与所述中央运动控制板所包括的中央运动控制单元可通信地连接，每个运动模块包括一驱动单元和与所述驱动单元连接的一运动部件，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元。实践中，运动控制方法能够适用于本文所公开的任一种运动控制系统及包括该运动控制系统的医疗设备。下面，以运动控制方法300应用于如图1所示的运动控制系统100为例进行示意性说明。

在如图3所示的实施方式中，运动控制方法300包括：

步骤S310：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元；

步骤S320：中央运动控制单元基于实际运动参数生成控制信号并发送至子运动控制单元；以及

步骤S330：子运动控制单元根据控制信号控制运动部件。

根据运动控制方法300，利用中央运动控制单元1011和各子运动控制单元1031、1041构成的主从控制结构，子运动控制单元1031、1041分别实时监测运动部件1052、1062以及1072的实际运动参数，并将实际运动参数反馈给中央运动控制单元1011。中央运动控制单元1011接收到实际运动参数后，基于各子运动控制单元1031、1041所反馈的实际运动参数，生成一组控制信号并将该组控制信号分别发送至子运动控制单元1031、1041。子运动控制单元1031、1041分别根据所接收到的控制信号控制运动部件1052、1062以及1072的运动。

在其他实施方式中，运动控制方法300还可以包括由中央运动控制单元1011向子运动控制单元1031、1041发送配置信息的步骤。当运动控制系统100通电时，可以利用中央运动控制单元1011发送配置信息来完成各子运动控制单元的初始化过程，通过配置信息设置各子运动控制单元1031、1041与其控制的一组运动模块，以便于后续控制操作。当运动控制系统100断电时，上述配置信息可以被清除，从而若任一子运动控制板出现故障，均可以由其他子运动控制板做替换。举例来说，若子运动控制板103发生故障，可以将子运动控制板104或备用子运动控制板用作子运动控制板103，完成线缆连接并通电后，中央运动控制单元1011可以初始化用作子运动控制板103的子运动控制板104或备用子运动控制板，以使其控制运动模块105、106。如此一来，本发明提供的运动控制系统及方法在使用中更具灵活性，也更方便。

下面参见图4，图4为根据本发明另一实施方式的运动控制方法的流程图。如图4所示，运动控制方法400包括如下步骤：

步骤S410：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元；

步骤S420：中央运动控制单元基于实际运动参数生成控制信号并发送至子运动控制单元；

步骤S430：中央运动控制单元向子运动控制单元发送针对运动部件的预期运动参数；

步骤S440：子运动控制单元比较预期运动参数与实际运动参数是否出现偏差；

步骤S450：若二者出现偏差，进一步判断该偏差是否在预定范围内；

步骤S460：若超出预定范围，子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源并向中央运动控制单元发送错误报告；以及

步骤S470：若预期运动参数与实际运动参数没有出现偏差或者偏差在预定范围内，子运动控制单元根据控制信号控制运动部件。

以图4所示的运动控制方法400应用于图1所示的运动控制系统100为例进行示意性说明。子运动控制单元1031、1041分别实时监测运动部件1052、1062以及1072的实际运动参数，并将实际运动参数反馈给中央运动控制单元1011。中央运动控制单元1011接收到实际运动参数后，基于各子运动控制单元1031、1041所反馈的实际运动参数，生成一组控制信号并将该组控制信号分别发送至子运动控制单元1031、1041。中央运动控制单元1101分别向子运动控制单元1031、1041发送针对运动部件1052、1062以及1072的预期运动参数。在变化实施方式中，步骤S420和步骤S430可以在一个步骤中完成，即同时向子运动控制单元1031、1041发送控制信号和预期运动参数。

接下来，子运动控制单元1031、1041将所接收的预期运动参数与所监测的实际运动参数进行比较，若二者出现偏差则进一步判断该偏差是否在预定范围内，若超出所述预定范围，则控制相应运动部件(故障运动部件)调整运动轨迹或急停或者切断其电源并向中央运动控制单元1011发送错误报告。例如，当运动部件1052发生故障或偏离预期运动轨迹时，子运动控制单元1031通过将预期运动参数与实际运动参数进行比较即可获知这一信息，并且可以采取相应的措施，如控制运动部件1052调整运动轨迹或控制运动部件1052急停或切断运动部件1052的电源并向中央运动控制单元1011发送错误报告。

最后，若预期运动参数与实际运动参数没有出现偏差或者偏差在预定范围内，子运动控制单元1031、1041分别根据所接收到的控制信号控制运动部件1052、1062以及1072的运动。

接下来，结合图5至图7描述本发明提供的其他示意性运动控制方法。

图5为根据本发明再一实施方式的运动控制方法的流程图，其中示出示意性运动控制方法500包括如下步骤：

步骤S510：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元；

步骤S520：中央运动控制单元基于实际运动参数生成控制信号并发送至子运动控制单元；

步骤S530：中央运动控制单元判断各运动部件之间是否将会发生干扰；

步骤S540：若预计将发生干扰，中央运动控制单元将会发生干扰的运动部件的信息通知相应子运动控制单元；

步骤S550：接到通知的子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；以及

步骤S560：若预计将不会发生干扰，子运动控制单元根据控制信号控制运动部件。

以图5所示的运动控制方法500应用于图1所示的运动控制系统100为例进行示意性说明。子运动控制单元1031、1041分别实时监测运动部件1052、1062以及1072的实际运动参数，并将实际运动参数反馈给中央运动控制单元1011。中央运动控制单元1011接收到实际运动参数后，基于各子运动控制单元1031、1041所反馈的实际运动参数，生成一组控制信号并将该组控制信号分别发送至子运动控制单元1031、1041。中央运动控制单元1101根据子运动控制单元1031、1041反馈的运动部件1052、1062以及1072的实际运动参数判断各运动部件1052、1062、1072之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，中央运动控制单元1101将会发生干扰的运动部件的信息通知相应子运动控制单元。接到通知的子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。例如，当运动部件1052发生故障或偏离预期运动轨迹时，中央运动控制单元1101可以通知子运动控制单元1031采取相应的措施，如控制运动部件1052调整运动轨迹或控制运动部件1052急停或切断运动部件1052的电源。

参见图6，图6为根据本发明又一实施方式的运动控制方法的流程图。如图6所示，运动控制方法600包括如下步骤：

步骤S610：预先设置至少一个运动部件关联组；

步骤S620：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元；

步骤S630：中央运动控制单元将每个运动部件关联组中的一个运动部件的实际运动参数实时提供至与同一运动部件关联组中的其他运动部件相应的子运动控制单元；

步骤S640：中央运动控制单元基于实际运动参数生成控制信号并发送至子运动控制单元；

步骤S650：接收到实际运动参数的子运动控制单元判断同一运动部件关联组中的运动部件之间是否将会发生干扰；

步骤S660：若预计将发生干扰，该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；以及

步骤S670：若预计将不会发生干扰，子运动控制单元根据控制信号控制运动部件。

以图6所示的运动控制方法600应用于图1所示的运动控制系统100为例进行示意性说明。预先设置至少一个运动部件关联组，每个运动部件关联组中包括有可能产生干扰的两个或更多个运动部件。比如，将运动部件1062和1072作为一个运动部件关联组。子运动控制单元1031、1041分别实时监测运动部件1052、1062以及1072的实际运动参数，并将实际运动参数反馈给中央运动控制单元1011。中央运动控制单元1101将每个运动部件关联组中的一个运动部件的实际运动参数实时提供至与同一运动部件关联组中的其他运动部件相应的子运动控制单元。例如，中央运动控制单元1101将运动部件1062的实际运动参数实时提供至运动部件1072的子运动控制单元1041。中央运动控制单元1011接收到实际运动参数后，基于各子运动控制单元1031、1041所反馈的实际运动参数，生成一组控制信号并将该组控制信号分别发送至子运动控制单元1031、1041。接收到实际运动参数的子运动控制单元1041判断同一运动部件关联组中的运动部件1062、1072之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，该子运动控制单元1041控制运动部件1072调整运动轨迹或控制运动部件1072急停或切断运动部件1072的电源以避免发生干扰。若预计将不会发生干扰，各子运动控制单元1031、1041根据控制信号控制各运动部件1052、1062、1072。

上述各示意性实施方式中的运动控制方法400-600在应用于如图2所示的运动控制系统200时，可以由子运动控制单元控制接触器20来切断故障运动部件的电源。

接下来，参见图7，图7为根据本发明又另一实施方式的运动控制方法的流程图。如图7所示，运动控制方法700包括如下步骤：

步骤S710：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元，其中各子运动控制单元中的至少一个获取一用户输入信息并将所述用户输入信息反馈给所述中央运动控制单元；

步骤S720：中央运动控制单元基于用户输入信息和实际运动参数生成控制信号并将发送至子运动控制单元；以及

步骤S730：子运动控制单元根据控制信号控制运动部件。

以图7所示的运动控制方法700应用于图2所示的运动控制系统200为例进行示意性说明。子运动控制单元2031、2041分别实时监测运动部件2052、2062以及2072的实际运动参数，并将实际运动参数反馈给中央运动控制单元2011。其中，子运动控制单元2041接收操作人员通过人机交互装置208输入的控制指令(用户输入信息)，并将该控制指令反馈给中央运动控制单元2011。中央运动控制单元2011接收到控制指令和实际运动参数后，基于该控制指令与各子运动控制单元2031、2041所反馈的实际运动参数，生成一组控制信号并将该组控制信号分别发送至子运动控制单元2031、2041。子运动控制单元2031、2041根据控制信号分别控制运动部件2052、2062、2072。实践中，子运动控制单元2041可以将用户输入信息与所监测的运动部件2072的实际运动参数一起反馈给中央运动控制单元2011。

在运动控制系统的人机交互装置被设置为与中央运动控制板的中央运动控制单元连接的实施方式中，运动控制方法可以包括：子运动控制单元实时监测运动部件的实际运动参数并反馈给中央运动控制单元；所述中央运动控制单元获取一用户输入信息并基于所述用户输入信息和所述实际运动参数生成所述一组控制信号并发送至各子运动控制单元；以及各子运动控制单元根据控制信号控制相应运动部件。

在至少一个运动模块的驱动单元通过数据总线可通信地连接到中央运动控制板的中央运动控制单元的实施方式中，运动控制方法还可以包括：中央运动控制单元直接提供控制信号至所连接的至少一个运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

利用本发明提供的主从控制结构，由中央运动控制单元控制多个子运动控制单元，这些子运动控制单元可以选用功能相对简单的控制部件，从而使中央运动控制单元与各子运动控制单元能够实现不同的控制功能，形成一种异构的主从控制结构。利用该主从控制结构能够实现一种周期性双向连接维护机制，该机制具备双向监测功能。具体地，如果中央运动控制单元因为程序出错或者宕机出现问题而不能和子运动控制单元正常连接，各子运动控制单元均能够在有效时间内发现信号通信出现问题。相应地，如果任一子运动控制单元因为程序出错或者宕机出现问题而不能和中央运动控制单元正常连接，中央运动控制单元也能够在有效时间内发现信号通信出现问题。如果数据总线出现问题而导致中央运动控制单元与各子运动控制单元无法正常通信，中央运动控制单元和各子运动控制单元均可及时发现信号通信出现问题。

当各子运动控制单元发现与中央运动控制单元的通信发生错误时，此时可能为中央运动控制单元出现为题，也可能为数据总线出现问题，各子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

当中央运动控制单元发现与某个子运动控制单元的通信发生错误时，由于可以在子运动模块上设置计时装置，如看门狗等，使子运动控制单元能够在预定时间后重启。中央运动控制单元可以待该子运动控制单元重启后，尝试发送控制命令至该子运动控制单元，使该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；若该子运动控制单元重启后仍无法与中央运动控制单元通信，则中央运动控制单元控制由该运动控制单元控制的运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

在如上所述的各运动控制方法中，实际运动参数和预期运动参数可以包括运动部件的位置信息、方向信息、运动速度和/或运动加速度。本领域的技术人员可以相应地设置各种传感器来采集前述各种参数信息，本文对此不进行赘述。

本发明公开了一种运动控制系统和方法以及医疗设备。运动控制系统用于医疗设备，包括：中央运动控制板，中央运动控制板包括中央运动控制单元；多个子运动控制板，每个子运动控制板包括子运动控制单元，各子运动控制单元通过数据总线与中央运动控制单元可通信地连接；多组运动模块，每个运动模块包括驱动单元和与驱动单元连接的运动部件，每个子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元；其中，中央运动控制单元提供第一控制信号至多个子运动控制单元，每个子运动控制单元提供第二控制信号至相应的一组运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

通过本发明提供的运动控制系统及方法和医疗设备，可以减少电气总线长度来降低成本和减少电气干扰问题，还可以将功能模块化来方便布线和部件部署。此外，通过中央控制主机(如中央运动控制单元)和局域控制器(各子运动控制单元)之间的状态互检来降低单一部件故障造成系统故障的风险，可以在相异架构的多机上进行位置监测来避免不受控的运动及运动部件间的碰撞风险，局域控制器的加入也方便添加新的功能单元，如人机交互接口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。在各方法实施方式中，虽结合示意性流程图进行相关说明，各步骤之间的顺序不以所示内容为限，本领域的技术人员可以根据需要调整各步骤之间的顺序和/或对各步骤进行拆分执行或合并执行。

Claims (20)

1.一种运动控制系统，用于一医疗设备，所述运动控制系统包括：

一中央运动控制板，所述中央运动控制板包括一中央运动控制单元；

多个子运动控制板，每个子运动控制板包括一子运动控制单元，各子运动控制单元通过一数据总线与所述中央运动控制单元可通信地连接；以及

多组运动模块，每个运动模块包括一驱动单元和与所述驱动单元连接的一运动部件，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元；

其中，所述中央运动控制单元提供第一控制信号至所述多个子运动控制单元，每个子运动控制单元提供第二控制信号至相应的一组运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

2.如权利要求1所述的运动控制系统，其中每个运动模块还包括一位置传感器，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接相应的一组运动模块的位置传感器；

其中，所述位置传感器提供位置反馈信号至所连接的子运动控制单元，所连接的子运动控制单元将所述位置反馈信号发送至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述位置反馈信号生成所述第一控制信号。

3.如权利要求1所述的运动控制系统，其中所述运动部件为电机。

4.如权利要求1所述的运动控制系统，还包括一人机交互装置，所述人机交互装置与至少一个子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接；

其中，所述人机交互装置提供用户输入信息至所连接的子运动控制单元，所连接的子运动控制单元将所述用户输入信息发送至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息生成所述第一控制信号。

5.如权利要求1所述的运动控制系统，还包括一人机交互装置，所述人机交互装置与所述中央运动控制板的中央运动控制单元连接；

其中，所述人机交互装置提供用户输入信息至所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息生成所述第一控制信号。

6.如权利要求1所述的运动控制系统，其中至少一个运动模块的驱动单元通过所述数据总线可通信地连接到所述中央运动控制板的中央运动控制单元；

其中，所述中央运动控制单元提供第三控制信号至所连接的至少一个运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

7.如权利要求1所述的运动控制系统，其中至少一个子运动控制板的子运动控制单元通过接触器连接到相应的一组运动模块的电源。

8.如权利要求1-7中任一项所述的运动控制系统，其中所述数据总线为Ethernet总线、CAN总线、RS232总线或RS485总线。

9.一种医疗设备，所述医疗设备包括如权利要求1-8中任一项所述的运动控制系统。

10.一种运动控制方法，所述运动控制方法用于一运动控制系统，所述运动控制系统包括一中央运动控制板、多个子运动控制板以及多组运动模块，其中每个子运动控制板所包括的子运动控制单元通过一数据总线与所述中央运动控制板所包括的中央运动控制单元可通信地连接，每个运动模块包括一驱动单元和与所述驱动单元连接的一运动部件，每个所述子运动控制板的子运动控制单元可通信地连接一组运动模块的驱动单元，所述运动控制方法包括：

各子运动控制单元实时监测相应运动部件的实际运动参数并将所述实际运动参数反馈给所述中央运动控制单元；

所述中央运动控制单元基于各所述实际运动参数生成一组控制信号并将所述一组控制信号分别发送至各子运动控制单元；以及

各子运动控制单元根据所接收到的控制信号控制相应运动部件的运动。

11.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

所述中央运动控制单元向各子运动控制单元发送配置信息。

12.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

所述中央运动控制单元向各子运动控制单元发送针对与其连接的运动部件的预期运动参数；以及

各子运动控制单元将所接收的预期运动参数与所监测的实际运动参数进行比较，若二者出现偏差则进一步判断该偏差是否在预定范围内，若超出所述预定范围，则控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源并向所述中央运动控制单元发送错误报告。

13.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

所述中央运动控制单元根据各子运动控制单元反馈的相应运动部件的实际运动参数判断各运动部件之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，所述中央运动控制单元将会发生干扰的运动部件的信息通知相应子运动控制单元。

14.如权利要求13所述的运动控制方法，还包括：

接到通知的子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

15.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

预先设置至少一个运动部件关联组，每个运动部件关联组中包括有可能产生干扰的两个或更多个运动部件；

所述中央运动控制单元将每个运动部件关联组中的一个运动部件的实际运动参数实时提供至与同一运动部件关联组中的其他运动部件相应的子运动控制单元；以及

接收到实际运动参数的子运动控制单元判断同一运动部件关联组中的运动部件之间是否将会发生干扰，一旦预计将发生干扰，该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

16.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

各子运动控制单元中的至少一个获取一用户输入信息并将所述用户输入信息反馈给所述中央运动控制单元，所述中央运动控制单元基于所述用户输入信息和各所述实际运动参数生成所述一组控制信号。

17.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

所述中央运动控制单元获取一用户输入信息并基于所述用户输入信息和各所述实际运动参数生成所述一组控制信号。

18.如权利要求10所述的运动控制方法，其中至少一个运动模块的驱动单元通过所述数据总线可通信地连接到所述中央运动控制板的中央运动控制单元，所述运动控制方法还包括：

所述中央运动控制单元直接提供控制信号至所连接的至少一个运动模块的驱动单元以控制相应运动部件的运动。

19.如权利要求10所述的运动控制方法，还包括：

当各子运动控制单元发现与所述中央运动控制单元的通信发生错误时，各子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；

当所述中央运动控制单元发现与某个子运动控制单元的通信发生错误时，待该子运动控制单元重启后发送控制命令至该子运动控制单元，使该子运动控制单元控制相应运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰；以及

若该子运动控制单元重启后仍无法与所述中央运动控制单元通信，则所述中央运动控制单元控制由该运动控制单元控制的运动部件调整运动轨迹或急停或者切断其电源以避免发生干扰。

20.如权利要求10-19中任一项所述的运动控制方法，其中所述实际运动参数和所述预期运动参数包括：运动部件的位置信息、方向信息、运动速度和/或运动加速度。