CN111565379B - 基于无线通讯网络的软镜辅助系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于输尿管碎石手术的辅助系统，包括：软镜装置、辅助装置、操控装置，其中，移动终端包括：摄像头，用于采集图像信息；第一蓝牙模块和第一处理器；辅助装置包括：操作臂，用于操作软镜装置；驱动装置，用于驱动操作臂动作；第二蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；第二处理器，用于控制驱动装置和第二蓝牙模块并且能进行数据处理；其中，移动终端的第一处理器根据摄像头采集的辅助装置的二维码图像从服务器获取一个电子秘钥，移动终端将电子秘钥通过第一蓝牙模块和第二蓝牙模块的蓝牙通讯传输给辅助装置的第二处理器。本申请的有益之处在于提供了一种能通过无线网络进行身份识别认证的基于无线通讯网络的软镜辅助系统。

Description

基于无线通讯网络的软镜辅助系统

技术领域

本申请涉及一种软件辅助系统，具体而言，涉及一种基于无线通讯网络的软镜辅助系统。

背景技术

上尿路结石是泌尿系多发疾病之一，约占泌尿外科手术的40％。经皮肾镜碎石术(PCNL)以其微创、结石清除率高为特点，一直被认为是治疗大结石、多发结石或下盏结石的金标准。但鉴于肾脏解剖结构和结石引起肾结构病变的复杂性，以及毗邻脏器的差异性，PCNL仍存在很多不可预测，其中最关键和最难的是准确的穿刺定位，由此引发的并发症就是出血和感染。据统计，PCNL术中和术后出血概率约为13.7％，胸膜损伤约4.5～16％，周围毗邻脏器损伤约0.4％。此外，对于复杂性结石往往需要多通道和多阶段碎石治疗，更会增加手术出血和感染的风险。

输尿管软镜(Flexibleureteroscopy,FURS)在过去十年发展迅速，其配合钬激光已成为上尿路结石治疗中可替代体外冲击波碎石(ESWL)和经皮肾镜取石(PCNL)的新一代治疗方式。FURS是经人体自然通道进行操作的无创技术，从而避免了PCNL肾脏出血和感染的风险，安全性更高。镜体软性结构设计使软镜能到达整个上尿路肾盂肾盏系统，极大提高了诊疗范围，也减少了对人体尿道和输尿管等组织的损伤。然而，FURS在操作上面临挑战性，主要表现为上尿路集合系统的复杂性较难掌控，学习曲线长；所使用的输尿管软镜价格昂贵，镜体易损坏，医疗成本高；操作输尿管软镜无法一人独立完成，需要多名助手协助完成灌注、放置光纤和套石篮等，协调性较差；手术姿势不符合人体工程学原理，术者操作疲劳度高，影响稳定性和手术质量；当术中需要X线定位时，会对术者造成累计辐射伤害；这些因素限制了其进一步推广应用。

另一方面，机器人辅助治疗技术在泌尿外科腹腔镜治疗领域发挥着重要作用。达芬奇手术机器人自2001年被美国FDA批准用于临床以来，现已广泛用于妇科、泌尿外科、普外科等手术领域。由于手术机器人在改善微创/无创手术的人机工效方面优势显著，近年来已被用于解决FURS在临床操作中的难题。

现有软镜辅助系统往往采用线缆进行信号和数据传输，并且无法有效对设备以及设备的使用者构成管理。

发明内容

一种基于无线通讯网络的软镜辅助系统，包括：

移动终端，至少能接入一个无线通讯网络；

辅助装置，用于对软镜装置进行操作；

服务器，至少与所述移动终端和辅助装置构成数据交互；

所述移动终端包括：

摄像头，用于采集图像信息；

第一蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；

第一处理器，用于控制所述摄像头和所述第一蓝牙模块并且能进行数据处理；

所述辅助装置包括：

操作臂，用于操作软镜装置；

驱动装置，用于驱动所述操作臂动作；

第二蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；

第二处理器，用于控制所述驱动装置和所述第二蓝牙模块并且能进行数据处理；

其中，所述移动终端的第一处理器根据所述摄像头采集的所述辅助装置的二维码图像从所述服务器获取一个电子秘钥，所述移动终端将所述电子秘钥通过所述第一蓝牙模块和所述第二蓝牙模块的蓝牙通讯传输给所述辅助装置的第二处理器；

所述辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对成功则所述第二处理器激活所述驱动装置；

所述辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对失败则所述第二处理器禁用所述驱动装置；

所述移动终端的第一处理器根据所述摄像头采集的所述辅助装置的二维码图像控制所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块配对；

所述移动终端的第一处理器获取所述辅助装置的二维码图像后提取图像中所述辅助装置的设备识别数据并传输至所述服务器，所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据；

所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输一个代表核验通过的指令以使所述移动终端开始人脸识别模式；

所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输一个代表核验的指令以使所述移动终端提示错误信息；

所示移动终端开启人脸识别模式后，所述移动终端控制所述摄像头获取人脸图像并将所述人脸图像上传至所述服务器，所述服务器核验所述移动终端上传的人脸图像；

所述服务器核验所述人脸图像，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输所述电子秘钥；

所述服务器核验所述人脸图像，当核验失败时，所述服务器向所述移动终端传输代表核验失败的指令以使所述移动终端提示错误信息；

其中，所述驱动装置至少包括一个驱动电机；

所述基于无线通讯网络的软镜辅助系统对所述驱动装置运行状态进行检测并控制具体为：

采集所述驱动电机的电流作为检测电流；

计算所述检测电流相对时间的特征参数；

当所述检测电流的特征参数超过第一参数阈值时，降低所述驱动电机的转速；

当所述检测电流的特征参数超过第二参数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超限次数；

判断预设单位时间段内，所述超限次数的数值是否大于等于超限次数阈值；

当预设单位时间段内超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，降低所述驱动电机的转速；其中，所述第一参数阈值大于所述第二参数阈值；

当上一个预设单位时间段结束后，重置所述超限次数的数值使其归零；

当一个预设单位时间段内发生超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第一类降速次数；

当所述第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，切断所述驱动电机的电源；

当所述第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，将之前最大的特征参数作为新的所述第一参数阈值；

计算所述检测电流的绝对值；

当所述检测电流的绝对值超过第一绝对阈值时，降低所述驱动电机的转速；

当所述检测电流的绝对值大于等于第二绝对阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超值次数；

判断预设单位时间段内，所述超值次数的数值是否大于等于超值次数阈值；

当预设单位时间段内，超值次数的数值大于等于超值次数阈值时，降低所述驱动电机的转速；其中，所述第一绝对阈值大于所述第二绝对阈值；

当上一个预设单位时间段结束后，重置所述超值次数的数值使其归零；

当一个预设单位时间段内发生超值次数的数值大于等于第三次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第二类降速次数；

当所述第二类降速次数大于等于第四次数阈值时，切断所述驱动电机的电源。

本申请的有益之处在于：提供了一种结构合理可靠且能实现三维检测的图像采集设备。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1为本申请的一个实施例的辅助装置第一视角的结构示意图；

图2为图1所示的辅助装置第二视角的结构示意图；

图3为图1所示的辅助装置第三视角的结构示意图；

图4为图1所示的辅助装置除去外壳之后第一视角的结构示意图；

图5为图1所示的辅助装置除去外壳之后第二视角的结构示意图；

图6为图1所示的辅助装置除去外壳之后第三视角的结构示意图；

图7为图1所示的辅助装置除去外壳之后第四视角的结构示意图；

图8为图1所示的辅助装置中驱动部分第一视角的结构示意图；

图9为图1所示的辅助装置中驱动部分第二视角的结构示意图；

图10为图1所示的辅助装置中驱动部分第三视角的结构示意图；

图11为图1所示的辅助装置中驱动部分第四视角的结构示意图；

图12为图1所示的辅助装置中驱动部分剖视结构示意图；

图13为图1所示的辅助装置中操作臂及其附属部分的爆炸结构示意图；

图14为图13中部分结构的示意图；

图15为图14所示结构另一视角的示意图；

图16为本申请一个软镜辅助系统的示意图；

图17为本申请辅助装置一个实施例的示意框图；

图18为本申请操控装置一个实施例的示意框图；

图19为本申请一个软镜辅助系统组成的系统的示意图。

实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图15所示，作为本申请的一个具体实例，本申请的辅助装置10包括第一维驱动装置100、第二维驱动装置200、枢转驱动装置300和操作臂400。操作臂400用于装载或/和操作一个软镜装置，这里的软镜装置既可以一般的软镜装置也可以是本申请提供的软镜装置。

操作臂400可以装夹一个软镜装置以使操作臂400能操作软镜装置。这里所指的操作包括使软镜装置移动位置、改变姿态、改变状态。

操作臂400主要作用在于代替医生的手臂和手作用以操纵软镜装置。比如对软镜装置进行驱动，使其改变位置或姿态以适合手术需要，再比如对软镜装置的拨钮以及其他可操作部分进行操作以实现软镜装置在手术中功能。

辅助装置10用于驱动操作臂400的驱动系统包括：第一维驱动装置100、第二维驱动装置200、枢转驱动装置300。

其中，第一维驱动装置100用于驱动操作臂400沿第一方向D1运动。第一维驱动装置100主要实现大致沿前后方向驱动操作臂400。

作为具体方案，第一维驱动装置100包括第一驱动电机101、第一位移装置102和第一传动装置103。其中，第一驱动电机101至少包括一个绕第一电机轴线a1转动的第一转子（图中未示出）；第一位移装置102包括一个第一丝杠102a和第一螺母102b，第一丝杠102a能绕第一位移轴线b1相对转动。

第一转子的第一电机轴线a1平行于第一位移装置102的第一位移轴线b1，但第一转子的第一电机轴线a1相异于第一位移装置102的第一位移轴线b1，即第一电机轴线a1和第一位移轴线b1不重合（不在同一条直线上）。

第一丝杠102a大致沿第一位移轴线b1延伸形成，第一丝杠102a表面形成有丝杠螺纹，第一螺母102b套装在第一丝杠102a上，当第一丝杠102a绕第一位移轴线b1转动时，第一螺母102b可以沿着第一位移轴线b1移动。

第一位移装置102的第一丝杠102a能被第一驱动电机101驱动绕第一位移轴线b1转动；第一传动装置103用于在第一驱动电机101和第一位移装置102之间实现传动；设置第一驱动电机101和第一丝杠102a的位置使第一电机转轴平行于第一位移轴线b1。第一驱动电机101连接至第一传动装置103，第一位移装置102也连接至第一传动装置103，第一传动装置103在第一驱动电机101与第一传动装置103之间构成传动，以使第一驱动电机101能够驱动第一位移装置102。

通过设置使第一驱动电机101与第一位移装置102在第一方向D1的投影上至少部分重合。

需要说明的是，在空间旋转任意一根平行于第一方向D1的直线，作为投影直线，所选择的物体向该投影直线进行投影得到线段定义为向第一方向D1的投影，当选择的投影物为多个时，它们需要向同一投影直线投影。

作为一个优选方案，第一驱动电机101与第一位移装置102在第一方向D1的投影重合的长度与第一驱动电机101在第一方向D1的投影的长度比值的取值范围0.75至0.98。

作为进一步的方案，通过设置使第一驱动电机101的电机轴与第一位移装置102的第一丝杠102a在第一方向D1的投影上至少部分重合，并且第一驱动电机101的电机轴与第一位移装置102的第一丝杠102a在第一方向D1的投影重合的长度与第一驱动电机101的电机轴在第一方向D1的投影长度的比值的取值范围为0.75至0.98。

因为第一维驱动装置100为最重要手术动作，因此，需要具有较高的重合比列以保证运行的平稳。

第一驱动电机101位于第一丝杠102a远离操作臂400的一侧，第一传动装置103也位于第一丝杠102a远离操作臂400的一侧。

作为具体的方案，第一驱动电机101为一个步进电机，其通过第一传动装置103间接驱动第一位移装置102。

作为一种可选方案，第一传动装置103包括一个齿轮箱，该齿轮箱中通过齿轮的啮合实现传动速度和传动方向的转换。

第二维驱动装置200用于驱动操作臂400沿异于第一方向D1的第二方向D2运动；第二维驱动装置200主要实现大致沿竖直方向驱动操作臂400。

作为具体方案，第二维驱动装置200包括第二驱动电机201、第二位移装置202和第二传动装置203。其中，第二驱动电机201至少包括一个绕第二电机轴线a2转动的第二转子（图中未示出）；第二位移装置202包括一个第二丝杠202a和第二螺母（图中未示出，可以参考第一维驱动装置100的方案），第二丝杠202a能绕第二位移轴线b2相对转动。

第二转子的第二电机轴线a2平行于第二位移装置202的第二位移轴线b2，但第二转子的第二电机轴线a2相异于第二位移装置202的第二位移轴线b2，即第二电机轴线a2和第二位移轴线b2不重合（不在同一条直线上）。

第二丝杠202a大致沿第二位移轴线b2延伸形成，第二丝杠202a表面形成有丝杠螺纹，第二螺母（图中未示出）套装在第二丝杠202a上，当第二丝杠202a绕第二位移轴线b2转动时，第二螺母（图中未示出）可以沿着第二位移轴线b2移动。

第二位移装置202的第二丝杠202a能被第二驱动电机201驱动绕第二位移轴线b2转动；第二传动装置203用于在第二驱动电机201和第二位移装置202之间实现传动；设置第二驱动电机201和第二丝杠202a的位置使第二电机转轴平行于第二位移轴线b2。第二驱动电机201连接至第二传动装置203，第二位移装置202也连接至第二传动装置203，第二传动装置203在第二驱动电机201与第二传动装置203之间构成传动，以使第二驱动电机201能够驱动第二位移装置202。

通过设置使第二驱动电机201与第二位移装置202在第二方向D2的投影上至少部分重合。

需要说明的是，在空间旋转任意一根平行于第二方向D2的直线，作为投影直线，所选择的物体向该投影直线进行投影得到线段定义为向第二方向D2的投影，当选择的投影物为多个时，它们需要向同一投影直线投影。

作为一个优选方案，第二驱动电机201与第二位移装置202在第二方向D2的投影重合的长度与第二驱动电机201在第二方向D2的投影的长度比值的取值范围0.5至0.8。

作为进一步的方案，通过设置使第二驱动电机201的电机轴与第二位移装置202的第二丝杠202a在第二方向D2的投影上至少部分重合，并且第二驱动电机201的电机轴与第二位移装置202的第二丝杠202a在第二方向D2的投影重合的长度与第二驱动电机201的电机轴在第二方向D2的投影长度的比值的取值范围为0.5至0.8。

因为第二维驱动装置200主要用于升降，升降往往需要在术前调整后，在术中往往不会调整，即使调整也是概率较小的微调，因此可以适当降低重合比列。

作为具体的方案，第二驱动电机201为一个步进电机，其通过第二传动装置203间接驱动第二位移装置202。

作为一种可选方案，第二传动装置203包括一个齿轮箱，该齿轮箱中通过齿轮的啮合实现传动速度和传动方向的转换。

作为具体的方案，第二维驱动装置200是间接驱动操作臂400，第二维驱动装置200直接驱动的为一个升降座501。支撑架510的伸缩杆510a的安装端通过一个连接件固定连接至该升降座501。该升降座501能在第二维驱动装置200驱动下升降。

第二驱动电机201位于第二丝杠202a远离升降座501的一侧，第二传动装置203也位于第二丝杠202a远离升降座501的一侧。

鉴于，第二维驱动装置200所支撑的重量较重，并且行程距离较长，作为具体方案，可以设置导向座512和导向杆513进行导向保证运行的平稳度，导向杆513穿过导向座512并与之构成滑动连接，从而使

作为扩展方案，可以设置第三维驱动装置（图中未示出）以驱动操作臂400左右移动，第三维驱动装置可以采用类似于第一维驱动装置100和第二维驱动装置200的方案。

虽然附图中没有示出相应的结构，通过以上第一维驱动装置100和第二维驱动装置200可以理解地，第三维驱动装置包括第三驱动电机、第三位移装置和第三传动装置。其中，第三驱动电机至少包括一个绕第三电机轴线转动的第三转子；第三位移装置包括一个第三丝杠和第三螺母，第三丝杠能绕第三位移轴线相对转动。

第三转子的第三电机轴线平行于第三位移装置的第三位移轴线，但第三转子的第三电机轴线相异于第三位移装置的第三位移轴线，即第三电机轴线和第三位移轴线不重合（不在同一条直线上）。

第三丝杠大致沿第三位移轴线延伸形成，第三丝杠表面形成有丝杠螺纹，第三螺母套装在第三丝杠上，当第三丝杠绕第三位移轴线转动时，第三螺母可以沿着第三位移轴线移动。

第三位移装置的第三丝杠能被第三驱动电机驱动绕第三位移轴线转动；第三传动装置用于在第三驱动电机和第三位移装置之间实现传动；设置第三驱动电机和第三丝杠的位置使第三电机转轴平行于第三位移轴线。第三驱动电机连接至第三传动装置，第三位移装置也连接至第三传动装置，第三传动装置在第三驱动电机与第三传动装置之间构成传动，以使第三驱动电机能够驱动第三位移装置。

通过设置使第三驱动电机与第三位移装置在第三方向D3的投影上至少部分重合。

需要说明的是，在空间旋转任意一根平行于第三方向D3的直线，作为投影直线，所选择的物体向该投影直线进行投影得到线段定义为向第三方向D3的投影，当选择的投影物为多个时，它们需要向同一投影直线投影。

作为一个优选方案，第三驱动电机与第三位移装置在第三方向D3的投影重合的长度与第三驱动电机在第三方向D3的投影的长度比值的取值范围0.3至0.8。

作为进一步的方案，通过设置使第三驱动电机的电机轴与第三位移装置的第三丝杠在第三方向D3的投影上至少部分重合，并且第三驱动电机的电机轴与第三位移装置的第三丝杠在第三方向D3的投影重合的长度与第三驱动电机的电机轴在第三方向D3的投影长度的比值的取值范围为0.3至0.8。因为左右移动并非是手术常用动作，与升降类似，依次可以适当降低重合比列。

作为具体的方案，第三驱动电机为一个步进电机，其通过第三传动装置间接驱动第三位移装置。

作为一种可选方案，第三传动装置包括一个齿轮箱，该齿轮箱中通过齿轮的啮合实现传动速度和传动方向的转换。

作为具体方案，第三位移轴线垂直于第一位移轴线b1，第二位移轴线b2垂直于第一位移轴线b1。

作为具体方案，第一电机轴线a1到第一位移轴线b1的距离小于第一驱动电机101在第一方向D1的长度；第二电机轴线a2到第二位移轴线b2的距离小于第二驱动电机201在第二方向D2的长度；第三电机轴线到第三位移轴线的距离小于第三驱动电机在第三方向D3的长度。

原有电机与丝杠同轴方案，丝杠自身因为长度原因传动已经不稳定，外加电机力矩带来的杠杆效应进一步加剧抖动和冲击。

采用以上的方案，驱动电机能与丝杠重合，再节约空间的同时，亦通过电机轴线与位移轴线距离设置降低了丝杠传动时产生的抖动和冲击，起到以驱动电机自身作为配重的作用，且使驱动装置重心更加合理，减少了手术时不必要的作用力和冲击。

基于类似的原理和设计，枢转驱动装置300用于驱动转动操作臂400绕第一枢转轴线c1转动。具体而言，枢转驱动装置300包括枢转驱动电机301 ，该枢转驱动电机301 包含一个绕第二枢转轴线c2转动的枢转转子（图中未示出）。其中，操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1平行于且想异于枢转转子转动所围绕的第二枢转轴线c2。

作为具体方案，第一枢转轴线c1平行于第一电机轴线a1；第一枢转轴线c1垂直于第二电机轴线a2，第一枢转轴线c1还可以垂直于第三电机轴线。

作为具体方案，枢转驱动装置300还包括枢转传动装置302，该枢转传动装置302设置在枢转驱动电机301 与操作臂400之间构成传动。枢转驱动电机301 与操作臂400被构造为一个能同步移动的整体。枢转驱动电机301 在第一方向D1上的尺寸大于第一枢转轴线c1与第二枢转轴线c2之间的距离。枢转驱动电机301 和第一驱动电机101分别位于第一丝杠102a的两侧。通过这样设置，枢转驱动装置300也能起到对操作臂400进行配重从而保证操作稳定工作的目的。

操作臂400包括臂本体401和夹持组件402。其中，臂本体401包含安装部401a、受驱部401b和连接部401c。其中，夹持组件402设置于臂本体401的安装部401a，受驱部401b连接至枢转驱动装置300；连接部401c设置在安装部401a和受驱部401b之间；连接部401c的至少一部分的延伸方向与操作臂400转动所围绕的第一轴线倾斜相交。夹持组件402形成有一个夹持壁面402a，夹持壁面402a至少相对于一个中心线x对称构成，夹持壁面402a的中心线x重合于操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1。

具体方案，夹持组件402包括夹持臂402b、卡勾402c、调整轮402d和定位座402e；夹持臂402b可转动的连接臂本体401，夹持臂402b形成夹持壁面402a，该夹持臂402b能被卡勾402c锁定，夹持臂402b连接有一个调整轮402d，调整轮402d包括一个凸轮结构，该凸轮结构可以通过调整轮402d转动使卡勾402c卡紧在凸轮上。

另外，为了实现对软镜装置的定位，安装部401a还安装有一个定位座402e，该定位座402e轮廓能与软镜装置的操作柄的轮廓想配合从而起到定位作用。

软镜装置至少具有一个中轴线，软镜装置的镜体中不能弯曲部分大致沿这个中轴线延伸，夹持组件402能使软镜装置中轴线与第一枢转轴线c1重合。

安装部401a、受驱部401b和连接部401c的三段式设计以及受驱部401b的倾斜设置，使软镜装置既能绕自己中轴线枢转同时又使软镜装置大部分结构露出在操作臂400之外，便于装夹和设置管线。

作为具体方案，受驱部401b沿平行于操作臂400转动所围绕的第一轴线延伸；安装部401a沿平行于操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1但异于第一枢转轴线c1的另一直线方向延伸。

为了实现机械臂的操作功能，操作臂400还包括：拨动件403、拨动电机404、上丝爪405、上丝电机406、上丝丝杠407、上丝螺母408。

作为具体方案，操作臂400还包括臂壳409，臂壳409从两侧对臂本体401构成包围从而保护臂本体401，臂本体401与臂壳409可以采用不同材料制成，臂本体401采用金属材料制成，臂壳409采用塑料材料制成，臂壳409在形状上与臂本体401相似，其设有使拨动件403、夹持组件402等露出的孔。

作为具体方案，臂本体401设有容纳拨动电机404和上丝电机406的安装槽401d。

其中，拨动件403可转动连接至臂本体401的安装部401a以能拨动软镜装置的拨钮，拨动电机404连接至拨动件403以驱动拨动件403转动从而拨动软镜装置的拨钮。拨动电机404包括一个绕第三枢转轴线c3转动的拨动转子；操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1垂直于拨动转子所围绕的第三枢转轴线c3。操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1垂直于拨动转子所围绕的第三枢转轴线c3。

拨动件403被构造成能够与软镜装置的拨钮配和从而能带动软镜装置的拨钮，具体的，拨动件403被构造成两爪结构，即在两爪之间形成供拨钮嵌入空间。

上丝爪405与臂本体401构成滑动连接以拨动软镜装置的光纤丝束；上丝电机406连接至上丝爪405以驱动上丝爪405滑动；具体的，上丝电机406包括一个绕第四枢转轴线c4转动的上丝转子；操作臂400转动所围绕的第一枢转轴线c1垂直于上丝转子所围绕的第四枢转轴线c4。上丝电机406驱动上丝丝杠407转动从而带动上丝螺母408直线移动，为了更稳定的导向，可以设置导向装置导向上丝螺母408并使其不会发生转动。

作为具体方案，第一驱动电机101、第一传动装置103以及第一位移装置102被组装为一个整体，它能相对升降座501前后滑动，将这个整体定义为第一滑动组件502。

第一滑动组件502还包括滑动箱503，第一丝杠102a安装在滑动箱503的内部并能相对滑动箱503转动，同时，第一螺母102b套装在第一丝杠102a上。滑动箱503本身并不完全封闭，其设有一个敞开的轨道口，以便外部结构连接第一螺母102b。

作为进一步的方案，升降座501上方设有一个导向座504，该导向座504与升降座501固定连接，并且其与第一螺母102b也构成固定连接，这样一来，当第一丝杠102a被带动转动时，由于第一螺母102b被固定，第一丝杠102a即能带动滑动箱503前后移动（即第一滑动装置）。

作为优先方案，为了配合导向座504，第一滑动装置还包括一个导向板505，该导向板505的两端连接至滑动箱503，其用于导向部分嵌入至导向座504的导向槽内。

作为具体的方案，在滑动箱503上设有一个转动座506，枢转驱动电机301 和枢转传动装置302均安装至转动座506。操作臂400可转动的连接至转动座506。转动座506与滑动箱503构成固定连接，所以当升降座501升降或滑动箱503前后移动时，操作臂400均能实现同样的移动。

需要说明的是，电机就有一个旋转的转子，是本领域技术人员所熟知的方案，在此不加赘述。

作为具体的方案，辅助装置10还包括：外壳507和支架508。外壳507用于保护和覆盖驱动系统和控制系统。支架508用于对外壳507以及驱动系统和控制系统的部件构成支撑。

具体而言，外壳507包括多个壳体组件，它们通过组装构成整个外壳507并且使外壳507具有一个主壳体部507a、把手壳体部507b和活动壳体部507c。其中，主壳体部507a构成一个较大的封闭空间以容纳驱动系统和控制系统中的一部分，把手壳体部507b设置在主壳体部507a相对的后方，以便用户推拉辅助装置10移动。活动壳体部507c设置在主壳体部507a的上方，用于保护驱动系统或控制系统中位于主壳体部507a以外且相对主壳体部507a运动的一部分。活动壳体部507c与主壳体部507a可以被设置为分别独立的部分且能相对运动，把手壳体部507b与主壳体部507a被设置为具有固定的相对位置的整体，在用户向把手壳体部507b施加作用力时，等同于向主壳体部507a施加作用力。

支架508包括：底板508a和设置在底板508a上方的框架508b。框架508b相对固定的设置在底板508a的上方，框架508b通过设置横梁和立柱围成一个立体的容纳空间，主壳体部507a的壳体组件通过安装至框架508b从而实现对容纳空间保护。底板508a除了用于支撑框架508b之外还用于支撑和固定驱动系统和控制系统中部分部件。

作为具体方案，底板508a还安装有若干脚轮509以使整个装置能够沿地面被移动，脚轮509本身具有锁定功能，在实施手术时，将脚轮509锁定以免整个装置移动。作为另外的扩展方案，可以采用其他的装置，比如液压支撑脚来实现手术时对整机的支撑。

作为具体方案，在底板508a上方还设有若干PLC控制器511以实现对辅助装置10的控制。

作为一种扩展方案，辅助装置10还包括支撑架510，该支撑架510用于支撑软镜的较软的镜体部分。具体而言，支撑架510包括：伸缩杆510a、端部件510b和支撑件510c以及调节装置510d，其中，伸缩杆510a的一端安装至框架508b或者其他与框架508b固定连接的结构，伸缩杆510a的另一端被设置为相对另一端伸缩。伸缩杆510a可以伸缩的一端安装端部件510b，该端部件510b与支撑件510c通过铰轴构成转动连接，端部件510b与支撑件510c相对转动的轴线c5大致垂直于伸缩杆510a的伸缩方向D4。支撑件510c本身形成有夹持的夹持孔，该夹持孔大小可以被调节。

参照图16所示，本申请的机械臂系统包含辅助装置10和操控装置20，操控装置20用于供用户操作从而控制辅助装置10的动作，操控装置20包括操纵杆21和显示界面22，用户可以通过控制操纵杆21而操作辅助装置10从而实现对软镜装置30的操作，显示界面22用于向用户反馈图像或其他数据信息。

为了保证安全，机械臂系统需要在用户进行操作时检测辅助装置10和软镜装置30的运行状态，尤其是辅助装置10和软镜装置30对患者施加作用力需要控制在安全范围内，以便对患者的器官造成损伤。

因此，机械臂系统的控制系统需要对辅助装置10和软镜装置30均进行检测。具体而言，对于辅助装置10中的驱动装置的运行状态，以及软镜装置30的受到的外力进行检测。

作为其中一种方案，通过检测以上各个驱动装置中的驱动电机来实现安全控制，本申请的辅助装置的控制方法包括：

采集驱动电机的电流作为检测电流；

计算检测电流相对时间的特征参数；

当检测电流的特征参数超过第一参数阈值时，降低驱动电机的转速。

这里所指的电流相对时间的特征参数包括电流的斜率或电流的一阶导数。

在进行实际控制时，设置好相应的采样频率，使两次电流值采集的时间间隔为设定值，此时直接对相邻两次的电流值做差值运算得出的差值，即可以作为上述的特征参数。

降低驱动电机转速，可以认为可以将转速降为0，即停止驱动电机。降低驱动电机转速方案，可以为降低驱动电机的电流供应，更具体而言，驱动电机为无刷电机，其通过一个由mos管组成的驱动电流，可以通过控制mos管的占空比来控制该无刷电机的转速。

采用特征参数的控制方案，可以防止软镜装置30在遇到阻碍时，辅助装置10仍继续运作施力，从而造成人体损伤。因为，驱动装置10在遇到阻力时，往往使驱动电机的负载变大，从而造成驱动电机的电流增大。采用特征参数关联时间，是因为很多损伤是因为软镜装置30位移速度过快，短时间内对局部造成压力过大而造成的，虽然作用力的绝对值也是我们需要控制的其中一项参数，但是如果不控制作用力增大的速率，则即使在较小的作用力下也可能对人体造成损伤，并且，由于医生是通过操控装置20间接操作软镜装置30的，如果不做进给速度的控制，往往来不及在损伤发生之前进行有效的保护，即使在以往手动操作软镜装置时，医生也需要小心进行移位，避免过快的动作。

作为更进一步的方案，本申请的控制方法还包括：

当检测电流的特征参数超过第二参数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超限次数；

判断预设单位时间段内，超限次数的数值是否大于等于超限次数阈值；

当预设单位时间段内超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，降低驱动电机的转速；

其中，第一参数阈值大于第二参数阈值。

采用超限次数的判断，可以在驱动电机的电流过快变化之前，预先进行判断，进而进一步保护安全。

作为优选方案，本申请的控制方法还包括：当上一个预设单位时间段结束后，重置超限次数的数值使其归零。

当一个预设单位时间段内发生超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第一类降速次数；当第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，切断驱动电机的电源。

当第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，将之前最大的特征参数设置作为新的第一参数阈值。

这样好处在于，当软镜装置30频繁遇到阻碍且无法通过改变克服时，将超限次数作为一个保护事件进行标记，当重复发生保护事件时，说明可以预计会发生风险，此时亦对控制进程加以保护。在设计具体控制方案时，可以设定采集超限次数的采样频率，使其采样的时间间隔大于电流采样间隔，将采集的计数即可作为超限次数。

作为进一步的方案，控制方法还包括：计算检测电流的绝对值；当检测电流的绝对值超过第一绝对阈值时，降低驱动电机的转速；当检测电流的绝对值大于等于第二绝对阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超值次数；判断预设单位时间段内，超值次数的数值是否大于等于超值次数阈值；当预设单位时间段内，超限次数的数值大于等于超限次数阈值时，降低驱动电机的转速；其中，第一绝对阈值大于第二绝对阈值。当上一个预设单位时间段结束后，重置超值次数的数值使其归零。当一个预设单位时间段内发生超值次数的数值大于等于第三次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第二类降速次数。当第二类降速次数大于等于第四次数阈值时，切断驱动电机的电源。当第二类降速次数大于等于第四次数阈值时，将之前最大的特征参数作为新的第一参数阈值。

与之前方案类似，采用电流的绝对值可以保证作用力真实情况不至于超过限制。

作为可选方案，电流的绝对值以及电流的特征参数的判断与控制可以并行，也可以仅仅选择其中一种作为控制的算法。

作为扩展方案，可以使操控装置20具有两个操作模式，一个是进入输尿管时的第一模式，此时采用绝对值控制方案，一个是进入肾盂以及进行激光碎石时的第二模式，此时采用特征参数控制方案。

作为优选方案，每当遇到驱动电机被控制系统降速的情况，系统即通过图像等方式提示用户遇到阻力的情况。

作为辅助的控制方式，可以在驱动装置中传动部分，比如联轴器等处，增加压力传感器贴片，或者在装夹软镜装置30处增加压力传感器贴片，以反馈作用力，反馈判断以及控制方案可以参照以上方案，只是判断的对象由驱动装置的电流变换成压力传感器贴片的电流。

作为本申请的另一方面，如图17和图18所示，辅助装置10还包括：第一控制器和第一通讯模块；而操控装置20还包括操纵器、第二控制器和第二通讯模块。

其中，第一控制器用于向驱动电机发送驱动信号；第一通讯模块用于使第一控制器通过一个无线网络与外部构成通讯连接；第一通讯模块与第二通讯构成无线通讯连接，以使操控装置能对辅助装置发出控制指令从而根据操纵信号产生对应的驱动信号。

这样一来，辅助装置10可以和操控装置20构成无线通讯连接以传输数据。

如图19所示，本申请的系统中还包括一个服务器和移动终端，服务器用于存储或处理辅助装置或/和操控装置上传的数据；服务器至少与辅助装置和操控装置构成通讯连接。服务器与辅助装置构成无线的通讯连接。服务器与控制装置构成无线的通讯连接。移动终端能与辅助装置或/和操控装置进行数据交互。

移动终端包括：图像采集设备，该图像采集设备至少用于采集操作者的人脸信息；第三通讯模块，至少能与第一通讯模块和第二通讯模块构成无线通讯连接以传输图像采集设备所采集的人脸信息。这样可以通过人脸识别的方式，在服务器比对操作者，如果比对成功，则授予其操作的权限，如果比对失败，则不开放权限，并且可以服务器其中将人机匹配，做到实名认证的操作管理。

辅助装置还包括第一定位装置，用于收发定位信号。操控装置还包括第二定位装置，用于收发定位信号。本申请的系统还包括定位基站，能与第一定位装置和第二定位装置进行信号交互以获取第一定位装置和第二定位装置的相对位置关系。第一定位装置、第二定位装置和定位基站之间通过UWB信号进行信息交互。

采用这样的方案，可以定位设备位置，比如定位设备是否处于某一手术室，从而实现手术的人员、地点与设备统一管理和认证，减少医疗失误。

为了更好实现对设备解锁管理，移动终端的图像采集设备为一个摄像头，通讯模块为一个蓝牙模块。

作为具体方案，移动终端包括：摄像头，用于采集图像信息；第一蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；第一处理器，用于控制图像采集设备和第一蓝牙模块并且能进行数据处理；辅助装置包括：操作臂，用于操作软镜装置；驱动装置，用于驱动操作臂动作；第二蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；第二处理器，用于控制驱动装置和第二蓝牙模块并且能进行数据处理；其中，移动终端的第一处理器根据摄像头采集的辅助装置的二维码图像从服务器获取一个电子秘钥，移动终端将电子秘钥通过第一蓝牙模块和第二蓝牙模块的蓝牙通讯传输给辅助装置的第二处理器

辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对成功则第二处理器激活驱动装置。

辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对失败则第二处理器禁用驱动装置。

移动终端的第一处理器根据摄像头采集的辅助装置的二维码图像控制第一蓝牙模块与第二蓝牙模块配对。

移动终端的第一处理器获取辅助装置的二维码图像后提取图像中辅助装置的设备识别数据并传输至服务器，服务器核验辅助装置的设备识别数据。

服务器核验辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，服务器向移动终端传输一个代表核验通过的指令以使移动终端开始人脸识别模式。

服务器核验辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，服务器向移动终端传输一个代表核验的指令以使移动终端提示错误信息。

所示移动终端开启人脸识别模式后，移动终端控制摄像头获取人脸图像并将人脸图像上传至服务器，服务器核验移动终端上传的人脸图像。

服务器核验人脸图像，当核验通过时，服务器向移动终端传输电子秘钥。

服务器核验人脸图像，当核验失败时，服务器向移动终端传输代表核验失败的指令以使移动终端提示错误信息。

通过这样的方式，可以使提高设备使用认证安全性。

作为本申请的另一方面，为了解决软镜装置30不被重复使用从而带来安全隐患以及交叉感染。软镜装置30包括一个射频标签，辅助装置10还包括一个第一读写装置用于读取软镜装置软镜标签。辅助装置10的第一通讯模块可以用于使第一控制器通过一个无线网络与外部构成通讯连接以传输第一读写装置所读取的信息。操控装置20的第二通讯模块用于使第二控制器通过一个无线通讯网络与外部构成通讯连接。第一通讯模块与第二通讯构成无线通讯连接以使操控装置获取RFID标签的数据。第一通讯模块将第一读写装置读取的软镜装置的射频标签中的设备识别数据发送至服务器。服务器包含一个数据库以存储接收到软镜装置的射频标签中的设备识别数据以使服务器将软镜装置的设备识别数据与辅助装置的设备识别数据以及使用时间数据进行唯一绑定。服务器与第二通讯模块构成通讯连接以交互数据。服务器接收到软镜装置的设备识别数据后，判断软镜装置的设备识别数据是否被绑定，如果被绑定过，则向第二通讯模块发送一个指令数据以禁用操控装置对辅助装置的控制。服务器接收到软镜装置的设备识别数据后，判断软镜装置的设备识别数据是否被绑定，如果未被绑定过，则向第二通讯模块发送一个指令数据以激活操控装置对辅助装置的控制。操控装置被激活后，第二通讯模块实时向服务器传输操作数据以使服务器将操作数据、软镜装置的设备识别数据、操控装置的设备识别数据以及时间数据进行唯一绑定。

操控装置还包括：身份识别装置，用于识别操作者的人体特征。操控装置通过第二通讯模块向服务器传输身份识别装置采集的身份数据以使服务器将身份数据与软镜装置的设备识别数据进行唯一绑定。当然，也可以采用之前介绍的移动终端认证的方案代替身份识别装置。身份识别装置可以是摄像头、指纹装置或虹膜装置等。

采用以上的方案可以使软镜装置30被使用后，不被再次使用。

作为扩展方案，在手术完成后，服务器向第一读写装置发送一个秘钥，该秘钥是随机生成的，将该秘钥写入使用完成后的软镜装置的RFID标签中，使其设备识别数据被该秘钥加密，从而在没有该秘钥的时，第一读写装置无法读取有效的设备识别数据。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于无线通讯网络的软镜辅助系统，包括：

移动终端，至少能接入一个无线通讯网络；

辅助装置，用于对软镜装置进行操作；

服务器，至少与所述移动终端和辅助装置构成数据交互；

所述移动终端包括：

摄像头，用于采集图像信息；

第一蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；

第一处理器，用于控制所述摄像头和所述第一蓝牙模块并且能进行数据处理；

所述辅助装置包括：

操作臂，用于操作软镜装置；

驱动装置，用于驱动所述操作臂动作；

第二蓝牙模块，用于实现蓝牙通讯；

第二处理器，用于控制所述驱动装置和所述第二蓝牙模块并且能进行数据处理；

其中，所述移动终端的第一处理器根据所述摄像头采集的所述辅助装置的二维码图像从所述服务器获取一个电子秘钥，所述移动终端将所述电子秘钥通过所述第一蓝牙模块和所述第二蓝牙模块的蓝牙通讯传输给所述辅助装置的第二处理器；

所述辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对成功则所述第二处理器激活所述驱动装置；

所述辅助装置的第二处理将接收的电子秘钥与其预存的电子秘钥进行比对，若比对失败则所述第二处理器禁用所述驱动装置；

所述移动终端的第一处理器根据所述摄像头采集的所述辅助装置的二维码图像控制所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块配对；

所述移动终端的第一处理器获取所述辅助装置的二维码图像后提取图像中所述辅助装置的设备识别数据并传输至所述服务器，所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据；

所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输一个代表核验通过的指令以使所述移动终端开始人脸识别模式；

所述服务器核验所述辅助装置的设备识别数据，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输一个代表核验的指令以使所述移动终端提示错误信息；

所示移动终端开启人脸识别模式后，所述移动终端控制所述摄像头获取人脸图像并将所述人脸图像上传至所述服务器，所述服务器核验所述移动终端上传的人脸图像；

所述服务器核验所述人脸图像，当核验通过时，所述服务器向所述移动终端传输所述电子秘钥；

所述服务器核验所述人脸图像，当核验失败时，所述服务器向所述移动终端传输代表核验失败的指令以使所述移动终端提示错误信息；

其中，所述驱动装置至少包括一个驱动电机；

所述基于无线通讯网络的软镜辅助系统对所述驱动装置运行状态进行检测并控制具体为：

采集所述驱动电机的电流作为检测电流；

计算所述检测电流相对时间的特征参数；

当所述检测电流的特征参数超过第一参数阈值时，降低所述驱动电机的转速；

当所述检测电流的特征参数超过第二参数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超限次数；

判断预设单位时间段内，所述超限次数的数值是否大于等于超限次数阈值；

当预设单位时间段内超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，降低所述驱动电机的转速；其中，所述第一参数阈值大于所述第二参数阈值；

当上一个预设单位时间段结束后，重置所述超限次数的数值使其归零；

当一个预设单位时间段内发生超限次数的数值大于等于第一次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第一类降速次数；

当所述第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，切断所述驱动电机的电源；

当所述第一类降速次数大于等于第二次数阈值时，将之前最大的特征参数作为新的所述第一参数阈值；

计算所述检测电流的绝对值；

当所述检测电流的绝对值超过第一绝对阈值时，降低所述驱动电机的转速；

当所述检测电流的绝对值大于等于第二绝对阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为超值次数；

判断预设单位时间段内，所述超值次数的数值是否大于等于超值次数阈值；

当预设单位时间段内，超值次数的数值大于等于超值次数阈值时，降低所述驱动电机的转速；其中，所述第一绝对阈值大于所述第二绝对阈值；

当上一个预设单位时间段结束后，重置所述超值次数的数值使其归零；

当一个预设单位时间段内发生超值次数的数值大于等于第三次数阈值时，进行一次计数，计数的数值定义为第二类降速次数；

当所述第二类降速次数大于等于第四次数阈值时，切断所述驱动电机的电源。