CN110850780A - 医疗用远程控制系统 - Google Patents

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李伟科
陈旭林
黄永深
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Abstract

本发明公开了一种医疗用远程控制系统，包括：数据手套，设置有用于产生接触信号的触摸感应单元和用于检测手部运动状态的状态检测单元；主机模块，设置有主控电路板和电源，所述主控电路板设第一无线单元，所述触摸感应单元和所述状态检测单元受控于所述主控电路板，所述数据手套和所述主控电路板均与所述电源电性连接；机械臂模组，包括有至少一个机械臂，所述机械臂受到所述主机模块的控制，所述机械臂设置有第二无线单元。该系统可以通过医生的手部运动来控制机械臂完成相应的动作，通过医生手部的接触动作来切换控制多台机械臂，该系统操作简单，体积小，携带便捷，可以通过无线通信来保证医生与病人之间的隔离。

Description

医疗用远程控制系统
技术领域
本发明涉及医疗器械控制技术，特别涉及一种医疗用远程控制系统。
背景技术
目前使用的手术机械臂都体积庞大，进行手术时，一般需要使用到多个机械臂，对多个机械臂的控制用到多台对应的控制装置，该控制装置也比较大型，结构和操作复杂，这就导致了使用手术机械臂系统需要具备足够的空间，一般布置在大型医院，移动起来很难。在具有高传染性的疾病灾区进行手术时，由于传统的手术机械臂与控制装置之间使用有线连接，就不能很好的保证医生与病人之间的隔离。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种通过手部运动控制多个机械臂动作的医疗用远程控制系统。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种医疗用远程控制系统，包括：数据手套，设置有用于产生接触信号的触摸感应单元和用于检测手部运动状态的状态检测单元；主机模块，设置有处理所述数据手套数据的主控电路板和电源，所述主控电路板设置有用于无线通信的第一无线单元，所述触摸感应单元和所述状态检测单元受控于所述主控电路板，所述数据手套和所述主控电路板均与所述电源电性连接；机械臂模组，包括有至少一个机械臂，所述机械臂受到所述主机模块的控制，所述机械臂设置有用于与所述第一无线单元进行无线通信的第二无线单元。
上述医疗用远程控制系统至少具有以下有益效果：
该系统可以通过医生的手部运动来控制机械臂完成相应的动作，通过医生手部的接触动作来切换控制多台机械臂，该系统操作简单，体积小，携带便捷，可以很方便的根据需要的场所进行转移和使用，使用无线通信，可以很好的保证医生与病人之间的隔离。
作为上述技术方案的进一步改进，所述触摸感应单元设置有多个触摸感测器以及触摸芯片，多个所述触摸感测器分别与所述触摸芯片电性连接，所述触摸芯片与所述主控电路板电性连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述状态检测单元设置有用于判别设备在三维空间的运动状态的陀螺仪传感器和用于测量设备的受力情况的加速度传感器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主机模块还包括有用于控制所述机械臂模组的控制单元和显示所述机械臂模组状态的显示单元，所述控制单元和所述显示单元分别与所述主控电路板电性连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述显示单元包括有用于显示所述机械臂模组当前参数的显示屏和用于指示当前所控制的所述机械臂的指示灯组。
作为上述技术方案的进一步改进，所述控制单元包括有用于控制所述机械臂模组动作的键盘和用于锁定所述键盘功能的按钮开关。
作为上述技术方案的进一步改进，所述主控电路板采用STM32F103RxTx型号的芯片，所述第一无线单元和所述第二无线单元均采用NRF24L01型号的芯片，所述状态检测单元采用MPU6050型号的芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述触摸芯片采用TTP224型号的芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一无线单元和所述第二无线单元均设置有用于增加发射信号功率的功率放大器和用于改善接收信号质量的低噪声放大器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一无线单元和所述第二无线单元均采用5G芯片。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步地说明；
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明数据手套的结构示意图；
图3为本发明触摸感应单元连接示意图；
图4为本发明主机模块的结构示意图；
图5为本发明触摸感应单元连接示意图；
图6为本发明低噪声放大器和功率放大器电原理路；
图中：
100-数据手套、110-触摸感应单元、111-触摸感测器、112-触摸芯片、120-状态检测单元、200-主机模块、210-主控电路板、211-第一无线单元、220-电源、230-控制单元、231-键盘、232-按钮开关、240-显示单元、241-显示屏、242-指示灯组、300-机械臂模组、310-机械臂、311-第二无线单元。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
在本发明的一些具体实施例中，如图1、2所示，数据手套100，设置有用于产生接触信号的触摸感应单元110和用于检测手部运动状态的状态检测单元120；主机模块200，设置有处理数据手套100数据的主控电路板210和电源220，主控电路板210设置有用于无线通信的第一无线单元211，触摸感应单元110和状态检测单元120受控于主控电路板210，数据手套100和主控电路板210均与电源220电性连接；机械臂模组300，包括有至少一个机械臂310，机械臂310受到主机模块200的控制，机械臂310设置有用于与第一无线单元211进行无线通信的第二无线单元311。
在上述实施例中，启动本系统，医生带上数据手套100，状态检测单元120会检测出医生的手部运动轨迹，然后将状态数据发送到主控电路板210，主控电路板210处理完数据后，通过第一无线单元211发送控制信号给第二无线单元311，机械臂310执行相应的命令。医生利用手部的接触动作令到触摸感应单元110产生接触信号，然后触摸感应单元110将接触信号发送到主控电路板210，主控电路板210根据接触信号，就会决定控制对应的机械臂310，从而可以分别控制多台机械臂310。该系统可以通过医生的手部运动来控制机械臂310完成相应的动作，通过医生手部的接触动作来切换控制多台机械臂310，该系统操作简单，体积小，携带便捷，可以很方便的根据需要的场所进行转移和使用，使用无线通信，可以很好的保证医生与病人之间的隔离。
在本发明的一些具体实施例中，如图3所示，触摸感应单元110设置有多个触摸感测器111以及触摸芯片112，多个触摸感测器111分别与触摸芯片112电性连接，触摸芯片112与主控电路板210电性连接。在上述实施例中，例如在数据手套100拇指末端、食指的前段和末端分别设置有触摸传感器111，当医生用拇指分别与食指的前段和末端触碰时，产生对应的两组接触信号。触摸芯片112用于收集接触信号，再发送至主控电路板210，主控电路板210就会根据接触信号，决定控制哪个机械臂310。医生通过手指的相互触碰就可以实现机械臂310的切换控制，这是十分便捷的设计。
在本发明的一些具体实施例中，如图2所示，状态检测单元120设置有用于判别设备在三维空间的运动状态的陀螺仪传感器和用于测量设备的受力情况的加速度传感器。在上述实施例中，陀螺仪传感器的工作原理是通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状态。加速度计传感器通过感知任意方向上的加速度得到轴向的加速度大小和方向，即测量设备的受力情况。通过这两个传感器，可以很好的收集医生手部的运动状态。
在本发明的一些具体实施例中，如图4、5所示，主机模块200还包括有用于控制机械臂模组300的控制单元230和显示机械臂模组300状态的显示单元240，控制单元230和显示单元240分别与主控电路板210电性连接。在上述实施例中，医生在主机模块200通过控制单元230和显示单元240更加直接有效的对机械臂模组300进行相关的控制和监测。
在本发明的一些具体实施例中，如图3-5所示，显示单元240包括有用于显示机械臂模组300当前参数的显示屏241和用于指示当前所控制的机械臂310的指示灯组242。在上述实施例中，医生通过显示屏241的显示更加直接有效的查看机械臂模组300的参数，指示灯组242直接指示出主机模块200当前所控制的机械臂310，方便医生的直接观察，起到便利的作用。
在本发明的一些具体实施例中，如图4、5所示，控制单元230包括有用于控制机械臂模组300动作的键盘231和用于锁定键盘231功能的按钮开关232。在上述实施例中，医生直接通过键盘231可以控制机械臂模组300的动作。按下按钮开关232可以锁定键盘231，使键盘231输入无效，此时机械臂模组300的动作只受到数据手套100的控制。通过键盘231和按钮开关232，医生可以更加直接方便的对机械臂模组300进行控制。
在本发明的一些具体实施例中，如图1、2所示，主控电路板210采用STM32F103RxTx型号的芯片，第一无线单元211和第二无线单元311均采用NRF24L01型号的芯片，状态检测单元120采用MPU6050型号的芯片。在上述实施例中，STM32F103RxTx最高时钟频率72MHz，具有丰富的硬件接口资源以及强大的DMA控制方式，NRF24L01具有即时性强、超低耗、高速传输的特点，MPU6050集成了陀螺仪传感器、加速度传感器，使用上述芯片可以使本系统更优实现。
在本发明的一些具体实施例中，如图3所示，触摸芯片112采用TTP224型号的芯片。在上述实施例中，TTP224是电容式感应原理设计的触摸IC，使用TTP224可以更好的收集触摸感测器111的接触信号。
在本发明的一些具体实施例中，如图6所示，第一无线单元211和第二无线单元311均设置有用于增加发射信号功率的功率放大器和用于改善接收信号质量的低噪声放大器。在上述实施例中，在第一无线单元211和第二无线单元311的发送端设置有功率放大器可以增加信号功率，从而增加发送距离，在接收端设置有低噪声放大器可以降低噪声的影响，从而改善接受信号的质量。
在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，第一无线单元211和第二无线单元311均采用5G芯片。在上述实施例中，第一无线单元211和第二无线单元311均采用5G芯片，可以利用5G的高效率的稳定传输，增加了本系统的效率性、稳定性。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种医疗用远程控制系统，其特征在于，包括：
数据手套，设置有用于产生接触信号的触摸感应单元和用于检测手部运动状态的状态检测单元；
主机模块，设置有处理所述数据手套数据的主控电路板和电源，所述主控电路板设置有用于无线通信的第一无线单元，所述触摸感应单元和所述状态检测单元受控于所述主控电路板，所述数据手套和所述主控电路板均与所述电源电性连接；
机械臂模组，包括有至少一个机械臂，所述机械臂受到所述主机模块的控制，所述机械臂设置有用于与所述第一无线单元进行无线通信的第二无线单元。
2.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述触摸感应单元设置有多个触摸感测器以及触摸芯片，多个所述触摸感测器分别与所述触摸芯片电性连接，所述触摸芯片与所述主控电路板电性连接。
3.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述状态检测单元设置有用于判别设备在三维空间的运动状态的陀螺仪传感器和用于测量设备的受力情况的加速度传感器。
4.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述主机模块还包括有用于控制所述机械臂模组的控制单元和显示所述机械臂模组状态的显示单元，所述控制单元和所述显示单元分别与所述主控电路板电性连接。
5.如权利要求4所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述显示单元包括有用于显示所述机械臂模组当前参数的显示屏和用于指示当前所控制的所述机械臂的指示灯组。
6.如权利要求4所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述控制单元包括有用于控制所述机械臂模组动作的键盘和用于锁定所述键盘功能的按钮开关。
7.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述主控电路板采用STM32F103RxTx型号的芯片，所述第一无线单元和所述第二无线单元均采用NRF24L01型号的芯片，所述状态检测单元采用MPU6050型号的芯片。
8.如权利要求2所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述触摸芯片采用TTP224型号的芯片。
9.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述第一无线单元和所述第二无线单元均设置有用于增加发射信号功率的功率放大器和用于改善接收信号质量的低噪声放大器。
10.如权利要求1所述的医疗用远程控制系统，其特征在于，所述第一无线单元和所述第二无线单元均采用5G芯片。
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