CN111839534B - 一种采血方法及采血机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采血方法及采血机器人，所述方法包括：获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管和采血点，并获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息以控制静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；获取激光测距传感器在所述静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据获取穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息以控制静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；获取超声探头采集到的所述静脉血管的深度图像，根据深度图像获取所述静脉血管的中心深度信息以控制静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点实施扎针采血。本发明实施例能够提高机器人采血的准确度。

Description

一种采血方法及采血机器人
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种采血方法及采血机器人。
背景技术
目前，护士采用现有人工静脉采血的方式采血时存在工作量大，血管不好找，采血成功率不够高等缺点。为了替代护士对患者进行采血，目前已经出现了一些采血机器人、但是该采血机器人的采血准确度不高，导致难以在市场上推广，因此亟需设计一种能够提高采血准确度的采血方法和采血机器人用于替代护士给患者打针采血，能够把护士从高频、高难、高危的工作中解放出来，以解决医护人员的缺口问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采血方法及采血机器人，能够提高采血机器人采血的准确度。
为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种采血方法，包括：
获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；其中，所述血管红外图像包括皮肤组织同一部位的第一左视点血管红外图像和第一右视点血管红外图像；
根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；
根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；
获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；
根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；
获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；
根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点，以实施扎针采血。
进一步地，所述根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，包括：
分别对所述第一左视点血管红外图像和所述第一右视点血管红外图像进行预处理，获得血管轮廓清晰明显的第二左视点血管红外图像和第二右视点血管红外图像；其中，所述预处理包括去畸变校正、去噪和滤波增强；
采用双目视觉立体匹配算法对所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像进行立体匹配，计算得到所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像的视差图；
根据所述视差图，利用所述双目红外相机的焦距和基线距，通过双目红外相机几何位置关系计算深度值，利用双目视觉深度计算公式，通过遍历所述视差图生成深度图；
根据相机小孔成像模型、所述深度图和所述双目红外相机的内参生成所述血管的三维图像；
根据所述血管的三维图像识别出最粗的静脉血管。
进一步地，在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息，包括：
对所述最粗的静脉血管的血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离；其中，所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离为血管半径；
将所述血管中心线上血管半径最大处识别为采血点；
根据穿刺方向，在所述血管中心线上选取一定点拟合血管中心线曲线方程；
在所述采血点处对所述血管中心线曲线方程求导，得到血管中心线方向角度。
进一步地，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到所述采血点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息，包括：
根据所述多组皮肤高度形貌数据，拟合所述最粗的静脉血管的皮肤轮廓曲线方程；
在穿刺点对所述皮肤轮廓曲线方程求导得到所述皮肤轮廓的切线斜率；
根据所述皮肤轮廓切线斜率和反正切函数计算得到穿刺点所在区域的皮肤切线角度。
进一步地，所述获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息，包括：
提取所述最粗的静脉血管的血管深度图像的血管上、下壁轮廓线的深度；
根据所述血管上、下壁轮廓线的深度，计算所述静脉血管中心线深度。
进一步地，所述的采血方法，还包括：
获取工业相机在静脉采血针被抓住并固定后对其拍摄的图片；
根据所述图片标注所述静脉采血针针尖的具体位置，并将所述具体位置作为扎针结构的初始点。
进一步的，所述的采血方法，还包括：
控制超声探头与皮肤之间的压力小于预设值；其中，所述超声探头的底端设有压力传感器，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值。
第二方面，本发明实施例还提供一种采血机器人，包括：
双目红外相机、光源、激光测距传感器、超声探头、静脉采血针、控制器，所述控制器被配置为：
获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；其中，所述血管红外图像包括皮肤组织同一部位的第一左视点血管红外图像和第一右视点血管红外图像；
根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；
根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；
获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；
根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；
获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；
根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点，以实施扎针采血。
进一步地，所述的采血机器人，还包括工业相机，所述控制系统还被配置为：
获取工业相机在静脉采血针被抓住并固定后对其拍摄的图片；
根据所述图片标注所述静脉采血针针尖的具体位置，并将所述具体位置作为扎针结构的初始点。
进一步地，所述的采血机器人，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述超声探头的底端，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值，所述控制系统还被配置为：
控制超声探头和皮肤之间的压力小于预设值。
综上，本发明实施例的有益效果在于：
本发明实施例通过获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点实施扎针采血，能够提高采血机器人采血的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供采血方法的流程框图；
图2是本发明实施例所提供采血机器人的立体图；
图3是本发明实施例所提供的采血机器人的主视图；
图4是本发明实施例所提供的采血机器人的侧视图。
图5是本发明实施例所提供的采血机器人的局部视图；
图6是本发明实施例所提供的采血机器人的局部视图；
附图标记：1、Z轴直线运动单元.，2、Y轴直线运动单元，3、X轴直线运动单元，4、支撑柱，5、工作平台，6、手臂，7、握把，8、箱体，9、支撑脚，10、转台固定架，11、YZ轴直线运动单元连接板，12、导向滑块，13、导向单元，14、开关盒，15、手臂摆放槽，16、工业相机，17、红外光源，18、第一旋转台，19、第一旋转架，20、第二旋转台，21、XY微调台，22、超声探头固定夹，23、超声探头，24、第二旋转架，25、静脉采血针，26、针头夹持机构，27、手指夹爪，28、第一直线运动单元滑块，29、第一直线运动单元，30、激光测距传感器，31、双目红外相机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明实施例提供一种采血机器人，其能够自动、准确地对用户手臂实施采血。在硬件结构方面，如图2-6所示，本发明实施例的采血机器人包括：箱体8、支撑脚9、工作平台5、手臂摆放槽15、龙门式XYZ三轴运动平台、双目红外成像装置、超声探测装置、静脉穿刺装置、静脉采血装置执行机构、激光测距传感器30、转台固定架10、YZ轴直线运动单元连接板11、导向滑块12、导向单元23、开关盒14，光源17。
其中，所述支撑脚9支撑所述箱体8，所述工作平台5设于箱体8上表面；所述手臂摆放槽15固定于所述工作平台5上；在实施采血过程中，用户的手臂需要摆放在所述手臂摆放槽15上。
所述龙门式XYZ三轴运动平台通过所述支撑柱4设于所述工作平台5上；所述龙门式XYZ三轴运动平台包括X轴直线运动单元3、Y轴直线运动单元2和Z轴直线运动单元1；
所述双目红外成像装置包括双目红外相机31；所述双目红外相机31通过连接件固定于所述Z轴直线运动单元1下方；所述双目红外相机31用于拍摄用户放置在所述手臂摆放槽15上的手臂，获得所述手臂上的血管红外图像。
超声探测装置，所述超声探测装置包括XY微调平台21，超声探头固定夹22以及超声探头23；所述超声探头23通过所述超声探头固定夹22固定在所述XY微调平台21上；所述超声探头23通过连接件固定于所述Z轴直线运动单元1下方；所述超声探头23用于采集血管的深度图像。
所述静脉穿刺装置包括针头夹持机构26、手指夹爪27、静脉采血针25、第一直线运动单元滑块28；其中，所述静脉采血针25的针柄固定在所述针头夹持机构26上。
所述静脉采血装置执行机构包括旋转台、旋转架、第一直线运动单元29，所述旋转台包括第一旋转台18和第二旋转台20；所述旋转架包括第一旋转架19和第二旋转架24；所述第一旋转台18工作面竖直向下并固定在所述Z轴直线运动单元1的下方，所述第二旋转台20安装在所述第一旋转架19上，所述第二旋转台20的输出法兰与所述第二旋转架24固定；所述第二旋转架24随所述第二旋转台20上的输出法兰同步转动，从而使所述静脉穿刺装置转动一个同样的角度；所述静脉采血针25由所述第一直线运动单元29驱动所述第一直线运动单元29滑块28做直线运动，所述第一直线运动单元29滑块28带动所述静脉采血针25向前直线运动一定距离实施静脉穿刺。
所述激光测距传感器30通过安装架固定安装在所述第一旋转台18的下方位于所述超声探头23与所述静脉穿刺装置之间；所述激光测距传感器30用于扫描多个皮肤穿刺点附近的距离，获取最所述皮肤穿刺点所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据。
在其中一种优选的实施例中，为了进一步保障被采血人的安全，所述的采血机器人，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述超声探头的底端，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值。
在其中一种优选的实施例，为了进一步提高所述采血机器人的准确性，所述的采血机器人，还包括工业相机，所述工业相机用于在静脉采血针被抓住并固定后对其进行拍摄。
在其中一种优选的实施例中，为了保证所述采血机器人在静脉采血过程中的准确性，所述静脉采血针25旋转轴心在穿刺皮肤点附近，距离最终静脉采血点距离为20±5mm。
在其中一种优选的实施例中，为了保证所述采血机器人在静脉采血过程中的准确性，所述第一旋转台18与所述第二旋转台20的旋转轴心正交，所述静脉采血针25的底部轮廓线经过所述第一旋转台18与所述第二旋转台20的旋转轴心的交点。
在其中一种优选的实施例中，为了提高所述扎针机构的工作效率，所述手指夹爪27开合工作行程为4mm；
在其中一种优选的实施例中，为了减少该采血机器人的内部空间，本发明所述的双目红外相机自带点阵式红外光源。
本发明实施例提供的采血方法，适用于上述所述的采血机器人，但并不仅限于上述采血机器人，本发明实施例提供的采血方法由控所述机器人的控制系统执行，所述控制系统包括处理器和控制器，如图1所示，所述采血方法包括：
S1、获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；其中，所述血管红外图像包括皮肤组织同一部位的第一左视点血管红外图像和第一右视点血管红外图像；
S2、根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；
S3、根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；
S4、获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；
S5、根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；
S6、获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；
S7、根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点，以实施扎针采血。
在其中一种优选的实施例中，所述根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，包括：
分别对所述第一左视点血管红外图像和所述第一右视点血管红外图像进行预处理，获得血管轮廓清晰明显的第二左视点血管红外图像和第二右视点血管红外图像；其中，所述预处理包括去畸变校正、去噪和滤波增强；
采用双目视觉立体匹配算法对所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像进行立体匹配，计算得到所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像的视差图；其中，所述双目视觉立体匹配算法为BM或SGM立体匹配算法。
根据所述视差图，利用所述双目红外相机31的焦距和基线距，通过双目红外相机31几何位置关系计算深度值，利用双目视觉深度计算公式，通过遍历所述视差图生成深度图；
根据相机小孔成像模型、所述深度图和所述双目红外相机31的内参生成所述血管的三维图像；
根据所述血管的三维图像识别出最粗的静脉血管。
在其中一种优选的实施例中，所述在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息，包括：
对所述最粗的静脉血管的血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离；其中，所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离为血管半径；
将所述血管中心线上血管半径最大处识别为采血点；
根据穿刺方向，在所述血管中心线上选取一定点拟合血管中心线曲线方程；
在所述采血点处对所述血管中心线曲线方程求导，得到血管中心线方向角度。
在其中一种优选的实施例中，所述根据所述多组皮肤高度形貌数据得到所述采血点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息，包括：
根据所述多组皮肤高度形貌数据，拟合所述最粗的静脉血管的皮肤轮廓曲线方程；
在穿刺点对所述皮肤轮廓曲线方程求导得到所述皮肤轮廓的切线斜率；
根据所述皮肤轮廓切线斜率和反正切函数计算得到穿刺点所在区域的皮肤切线角度。
其中，所述皮肤轮廓曲线方程为：
f(x)＝a0+a1x+a2x2
其中，x为血管处皮肤上点的坐标、a0、a1、a2为多项式系数。
其中，所述皮肤轮廓曲线方程需满足与实际点残差平方和最小：所述皮肤轮廓曲曲线与实际点残差平方和由以下公式确定：
其中，xi，yi为血管处皮肤上点的坐标，N为点集总数。
在其中一种优选的实施例中，所述获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息，包括：
提取所述最粗的静脉血管的血管深度图像的血管上、下壁轮廓线的深度；
根据所述血管上、下壁轮廓线的深度，计算所述静脉血管中心线深度。
在其中一种优选的实施例，为了进一步提高采血的准确性，所述的采血方法，还包括：
获取工业相机在静脉采血针被抓住并固定后对其拍摄的图片；
根据所述图片标注所述静脉采血针针尖的具体位置，并将所述具体位置作为扎针结构的初始点。
在其中一种优选的实施例中，为了进一步保障所述采血人的安全，所述的采血方法，还包括：
控制超声探头与皮肤之间的压力小于预设值；其中，所述超声探头的底端设有压力传感器，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值。
为了更加清楚的描述本发明，以上述所述的采血机器人为例，采用本发明实施例提供的采血方法对用户实施采血的过程具体如下：
首先，被采血人的手臂需放入手臂摆放槽15内并用手握住固定握把7，然后利用橡皮带将手臂上端箍紧使静脉血管更加突出，接着利用采血机器人的针头夹持机构26在固定工位抓取静脉采血针25，当静脉采血针25被抓住并固定后，工业相机16对所抓取的针进行拍照并标注静脉采血针25针尖的具体位置，处理器根据针尖的具体位置信息作为扎针结构的初始点；龙门式XYZ三轴运动平台将双目红外相机31移动至手臂上方进行拍照获取用户手臂的血管红外图像，处理器识别出最佳采血点并通过计算分析获得该采血点所在的静脉血管的血管中心线方向角度信息，控制器根据该血管方向角度信息控制控旋转台转动一定角度使静脉采血针25与该采血点所在的静脉血管方向保持一致；激光测距传感器30获取该采血点所在的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，处理器根据据该多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；控制器根据该皮肤切线角度信息控制静脉采血针25采血时与皮肤表面成适当角度；三轴运动平台控制静脉穿刺装置与超声探头23靠近手臂皮肤，超声探头23获取该采血点所在的静脉血管的深度图像，处理器根据该深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；控制器根据所述静脉血管的中心深度信息控制所述静脉采血针25运动至所述静脉血管的中心点，以实施扎针采血。
综上，本发明实施例通过获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点实施扎针采血，能够提高采血机器人采血的准确度。

Claims (8)

1.一种采血方法，其特征在于，包括：
获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；其中，所述血管红外图像包括皮肤组织同一部位的第一左视点血管红外图像和第一右视点血管红外图像；
根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；
根据所述中心方向角度信息控制静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；
获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；
根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；
获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；
根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点；以实施扎针采血；
所述在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息，包括：
对所述最粗的静脉血管的血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离；其中，所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离为血管半径；
将所述血管中心线上血管半径最大处识别为采血点；
根据穿刺方向，在所述血管中心线上选取一定点拟合血管中心线曲线方程；
在所述采血点处对所述血管中心线曲线方程求导，得到血管中心线方向角度；
所述根据所述多组皮肤高度形貌数据得到所述采血点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息，包括：
根据所述多组皮肤高度形貌数据，拟合所述最粗的静脉血管的皮肤轮廓曲线方程；
在穿刺点对所述皮肤轮廓曲线方程求导得到所述皮肤轮廓的切线斜率；
根据所述皮肤轮廓切线斜率和反正切函数计算得到穿刺点所在区域的皮肤切线角度。
2.根据权利要求1所述的采血方法，其特征在于，所述根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，包括：
分别对所述第一左视点血管红外图像和所述第一右视点血管红外图像进行预处理，获得血管轮廓清晰明显的第二左视点血管红外图像和第二右视点血管红外图像；其中，所述预处理包括去畸变校正、去噪和滤波增强；
采用双目视觉立体匹配算法对所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像进行立体匹配，计算得到所述第二左视点血管红外图像和所述第二右视点血管红外图像的视差图；
根据所述视差图，利用所述双目红外相机的焦距和基线距，通过双目红外相机几何位置关系计算深度值，利用双目视觉深度计算公式，通过遍历所述视差图生成深度图；
根据相机小孔成像模型、所述深度图和所述双目红外相机的内参生成所述血管的三维图像；
根据所述血管的三维图像识别出最粗的静脉血管。
3.根据权利要求1所述的采血方法，其特征在于，所述获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息，包括：
提取所述最粗的静脉血管的血管深度图像的血管上、下壁轮廓线的深度；
根据所述血管上、下壁轮廓线的深度，计算所述静脉血管中心线深度。
4.根据权利要求1所述的采血方法，其特征在于，还包括：
获取工业相机在静脉采血针被抓住并固定后对其拍摄的图片；
根据所述图片标注所述静脉采血针针尖的具体位置，并将所述具体位置作为扎针结构的初始点。
5.根据权利要求1所述的采血方法，其特征在于，还包括：
控制超声探头与皮肤之间的压力小于预设值；其中，所述超声探头的底端设有压力传感器，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值。
6.一种采血机器人，其特征在于，包括：
双目红外相机、光源、激光测距传感器、超声探头、静脉采血针、控制系统，所述控制系统被配置为：
获取双目红外相机采集到的用户手臂的血管红外图像；其中，所述血管红外图像包括皮肤组织同一部位的第一左视点血管红外图像和第一右视点血管红外图像；
根据所述血管红外图像识别出最粗的静脉血管，并在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息；
根据所述中心方向角度信息控制所述静脉采血针与所述静脉血管方向保持一致；
获取激光测距传感器在所述最粗的静脉血管所在皮肤区域的多组皮肤高度形貌数据，根据所述多组皮肤高度形貌数据得到穿刺点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息；
根据所述皮肤切线角度信息控制所述静脉采血针采血时与皮肤表面成角度；
获取超声探头采集到所述最粗的静脉血管的深度图像，根据所述深度图像得到所述静脉血管的中心深度信息；
根据所述中心深度信息控制所述静脉采血针运动至所述静脉血管的中心点实施扎针采血；
所述在所述最粗的静脉血管识中识别出采血点，并根据穿刺方向获取所述采血点处的血管中心线方向角度信息，包括：
对所述最粗的静脉血管的血管轮廓进行骨架提取得到血管中心线和所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离；其中，所述血管中心线到血管两侧轮廓的距离为血管半径；
将所述血管中心线上血管半径最大处识别为采血点；
根据穿刺方向，在所述血管中心线上选取一定点拟合血管中心线曲线方程；
在所述采血点处对所述血管中心线曲线方程求导，得到血管中心线方向角度；
所述根据所述多组皮肤高度形貌数据得到所述采血点所在皮肤区域的皮肤切线角度信息，包括：
根据所述多组皮肤高度形貌数据，拟合所述最粗的静脉血管的皮肤轮廓曲线方程；
在穿刺点对所述皮肤轮廓曲线方程求导得到所述皮肤轮廓的切线斜率；
根据所述皮肤轮廓切线斜率和反正切函数计算得到穿刺点所在区域的皮肤切线角度。
7.根据权利要求6所述的采血机器人，其特征在于，还包括工业相机，所述控制系统还被配置为：
获取工业相机在静脉采血针被抓住并固定后对其拍摄的图片；
根据所述图片标注所述静脉采血针针尖的具体位置，并将所述具体位置作为扎针结构的初始点。
8.根据权利要求6所述的采血机器人，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设于所述超声探头的底端，所述压力传感器用于检测超声探头与皮肤之间的压力值，所述控制系统还被配置为：
控制超声探头和皮肤之间的压力小于预设值。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112381816B (zh) * 2020-11-26 2022-06-21 同济大学 基于图像识别和反馈控制的血管穿刺角度获取和穿刺方法
CN112891685B (zh) * 2021-01-14 2022-07-01 四川大学华西医院 一种智能检测血管位置的方法及系统

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102341045A (zh) * 2009-03-11 2012-02-01 修复型机器人公司 用于使用图像产生的拓扑皮肤模型来收获及植入毛发的系统及方法
CN105107067A (zh) * 2015-07-16 2015-12-02 执鼎医疗科技江苏有限公司 一种红外引导超声定位的静脉穿刺系统
CN106580344A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 北京迈纳士手术机器人技术股份有限公司 静脉采血机器人和应用该机器人的静脉采血方法
CN106725762A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 西安中科微光影像技术有限公司 一种自动穿刺方法
CN107049431A (zh) * 2016-12-30 2017-08-18 西安中科微光影像技术有限公司 一种自动穿刺机器人
CN108056780A (zh) * 2017-12-27 2018-05-22 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种自动采血穿刺设备
CN209236170U (zh) * 2018-08-29 2019-08-13 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种自动采血装置
CN110393538A (zh) * 2019-08-26 2019-11-01 四川大学华西第二医院 一种自动采血装置以及自动采血方法
CN110464304A (zh) * 2019-08-20 2019-11-19 吉林大学第一医院 一种采血方法及设备
CN210056042U (zh) * 2019-01-11 2020-02-14 江苏哈工智能机器人股份有限公司 采血装置及采血设备
CN111012366A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 中山市生科试剂仪器有限公司 一种静脉自动采血设备及使用方法
CN111134794A (zh) * 2020-01-20 2020-05-12 苏州科技城医院 一种超声引导平面外穿刺方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102341045A (zh) * 2009-03-11 2012-02-01 修复型机器人公司 用于使用图像产生的拓扑皮肤模型来收获及植入毛发的系统及方法
CN105107067A (zh) * 2015-07-16 2015-12-02 执鼎医疗科技江苏有限公司 一种红外引导超声定位的静脉穿刺系统
CN106580344A (zh) * 2016-12-15 2017-04-26 北京迈纳士手术机器人技术股份有限公司 静脉采血机器人和应用该机器人的静脉采血方法
CN106725762A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 西安中科微光影像技术有限公司 一种自动穿刺方法
CN107049431A (zh) * 2016-12-30 2017-08-18 西安中科微光影像技术有限公司 一种自动穿刺机器人
CN108056780A (zh) * 2017-12-27 2018-05-22 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种自动采血穿刺设备
CN209236170U (zh) * 2018-08-29 2019-08-13 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种自动采血装置
CN210056042U (zh) * 2019-01-11 2020-02-14 江苏哈工智能机器人股份有限公司 采血装置及采血设备
CN110464304A (zh) * 2019-08-20 2019-11-19 吉林大学第一医院 一种采血方法及设备
CN110393538A (zh) * 2019-08-26 2019-11-01 四川大学华西第二医院 一种自动采血装置以及自动采血方法
CN111012366A (zh) * 2019-12-13 2020-04-17 中山市生科试剂仪器有限公司 一种静脉自动采血设备及使用方法
CN111134794A (zh) * 2020-01-20 2020-05-12 苏州科技城医院 一种超声引导平面外穿刺方法

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