CN111839544A - 采血机器人的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种采血机器人的控制装置，包括手臂扫描模块，手臂拍摄模块、针尖标定模块、扎针坐标确定模块、针头位置调整模块、针头角度调整模块、手臂表面探测模块、扎针推进距离确定模块和采血模块，其主要应用于患者手臂静脉采血，使用该控制装置的采血机器人能提高整个医院的采血效率，减少采血方面的医护人员，避免了现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低的问题。

Description

采血机器人的控制装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种采血机器人的控制装置。
背景技术
采用现有人工静脉采血的方式采血时，存在工作量大、工序复杂、血管不好找等问题，不仅给护士的工作带来诸多不便，还增加了患者的痛苦。随着人民生活的提高，对本身的健康状况重视；因此人民到医院体检的需求也增大，随着未来科技的发展，医疗上采血装置的全自动采血方式会代替护士人工抽血方式也成为一种趋势，但是，现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种采血机器人的控制装置，其避免了现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种采血机器人的控制装置，包括：
手臂扫描模块，用于控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
手臂拍摄模块，用于控制相机拍摄扎针目标区域，得到扎针目标区域的血管分布图像；
针尖标定模块，用于控制抓针机构拾取针头，并对针头进行针尖标定；
扎针坐标确定模块，用于根据所述血管分布图像，确定扎针坐标；
针头位置调整模块，用于根据所述扎针坐标，控制所述抓针机构移动针头，并使所述针头与所述扎针目标区域对应的血管平行；
针头角度调整模块，用于根据所述手臂轮廓，确定最佳扎针角度，并根据所述最佳扎针角度，控制所述抓针机构调整针头角度；
手臂表面探测模块，用于控制超声探测设备的超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；
扎针推进距离确定模块，用于根据所述手臂超声图像，确定扎针推进距离；
采血模块，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺采血。
作为优选方案，所述针尖标定模块具体包括：
拍照单元，用于控制抓针机构拾取针头，并控制相机在所述抓针机构带动所述针头分别处于第一位置、第二位置和第三位置时进行拍照；其中，所述第一位置为所述针头的原始位置，所述第二位置为所述抓针机构带动所述针头推出第一预设距离时的位置，所述第三位置为所述抓针机构带动所述针头推出第二预设距离后摆动预设角度时的位置；
标定单元，用于根据与所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置对应的图像中所述针头所在的位置，对针头进行针尖标定。
作为优选方案，所述手臂表面探测模块包括：
测距单元，用于通过测距传感器测得超声探测设备的超声探头到手臂的距离；
手臂表面探测单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压至手臂表面进行探测，得到手臂超声图像。
作为优选方案，所述超声探测设备上设有压力传感器，所述手臂表面探测单元具体包括：
超声探头下压子单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压；
手臂表面探测子单元，用于当接收到所述压力传感器的到位信号或当前扭力检测值大于轴的扭力设置值时，判定所述超声探头下压至手臂表面，并控制所述超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；其中，所述当前扭力检测值为控制超声探测设备下压的控制轴的扭力检测值。
作为优选方案，所述采血机器人的控制装置还包括：
身份信息获取模块，用于在所述控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域之前，获取待采血人员的身份信息；
采血管配置模块，用于根据所述待采血人员的身份信息，分配采血管并在采血管上粘贴与所述待采血人员的身份信息对应的标签；
手臂勒紧模块，用于当检测到所述待采血人员准备就绪时，控制手臂气囊勒紧所述待采血人员的手臂。
作为优选方案，所述手臂勒紧模块具体包括：
就绪检测单元，用于当检测到待采血人员握住把柄并触发确认按键时，判定所述待采血人员准备就绪；
勒紧单元，控制手臂气囊的气压上升，以勒紧所述待采血人员的手臂。
作为优选方案，所述采血模块具体包括：
穿刺单元，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺；
穿刺成功判断单元，用于检测是否穿刺成功；若成功，控制所述手臂气囊降压，并将所述针头与采血管连通，以进行采血，否则返回至步骤控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
贴止血带单元，用于当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带。
作为优选方案，所述采血机器人的控制装置还包括：
针头回收模块，用于在所述当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带之后，控制抓针机构回收针头；
手臂卸压模块，用于控制所述手臂气囊完全卸压；
回原点模块，用于控制所述采血机器人回归原位。
作为优选方案，所述采血机器人的控制装置还包括：
采血管收纳模块，用于控制收纳机构对完成采血的采血管进行收纳分类，并传送至检测站。
作为优选方案，所述采血机器人的控制装置还包括：
提示模块，用于控制显示器显示采血指导信息。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的采血机器人的控制装置，主要应用于患者手臂静脉采血，使用该控制装置的采血机器人能提高整个医院的采血效率，减少采血方面的医护人员，避免了现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例中的采血机器人的控制装置的结构框图；
图2是本发明实施例中的采血机器人的XYZ坐标系的示意图；
图3是本发明实施例中使用采血机器人的控制装置进行采血的流程图。
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。
本发明实施例中的采血机器人的控制装置应用于采血机器人系统，本实施例中的采血机器人系统包括激光扫描装置、相机、抓针机构、上位机、超声探测设备、测距传感器、手臂气囊、止血机构、收纳机构和显示器等。请参阅图2所示，采血机器人具有多个关节，在采血机器人的XYZ轴坐标系中，采血机器人可实现沿着XYZ三个轴的轴向直线运动，和绕A、B轴的旋转运动，从而可以实现针头向左向右(Y轴)、向前向后(X轴)、向上向下(Z轴)的直线移动，针头向前向后翻转(绕B轴转动)、向左向右翻转(绕A轴转动)，完成定位和定向工作，然后推针和退针。
请参阅图1，其是本发明实施例中的采血机器人的控制装置的结构框图。
本发明实施例的采血机器人的控制装置包括：
手臂扫描模块10，用于控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
手臂拍摄模块20，用于控制相机拍摄扎针目标区域，得到扎针目标区域的血管分布图像；
针尖标定模块30，用于控制抓针机构拾取针头，并对针头进行针尖标定；
扎针坐标确定模块40，用于根据所述血管分布图像，确定扎针坐标；
针头位置调整模块50，用于根据所述扎针坐标，控制所述抓针机构移动针头，并使所述针头与所述扎针目标区域对应的血管平行；
针头角度调整模块60，用于根据所述手臂轮廓，确定最佳扎针角度，并根据所述最佳扎针角度，控制所述抓针机构调整针头角度；
手臂表面探测模块70，用于控制超声探测设备的超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；
扎针推进距离确定模块80，用于根据所述手臂超声图像，确定扎针推进距离；
采血模块90，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺采血。
在本发明实施例中，所述采血机器人的控制装置主要应用于患者手臂静脉采血，使用该控制装置的采血机器人能提高整个医院的采血效率，减少采血方面的医护人员，避免了现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低的问题。
在具体实施当中，若控手臂轮廓扫描成功，则进行下一步，若失败则重新进行手臂轮廓扫描。另外，相机拍摄扎针目标区域时的图像可以通过上位机进行图像分析。
在一种可选的实施方式中，所述针尖标定模块30具体包括：
拍照单元，用于控制抓针机构拾取针头，并控制相机在所述抓针机构带动所述针头分别处于第一位置、第二位置和第三位置时进行拍照；其中，所述第一位置为所述针头的原始位置，所述第二位置为所述抓针机构带动所述针头推出第一预设距离时的位置，所述第三位置为所述抓针机构带动所述针头推出第二预设距离后摆动预设角度时的位置；
标定单元，用于根据与所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置对应的图像中所述针头所在的位置，对针头进行针尖标定。
在具体实施当中，在针尖处于三种位置时各进行一次相机拍照，这三种位置分别是针原始位置、针推出一段距离位置和针推出后摆角度一个位置，通过观察针尖在这三个二维平面中位置的变化，结合图像分析计算针尖图像的准确位置。在具体应用中，若针尖标定成功，则进行下一步，若失败，则重新进行一次针尖标定分析。
在一种可选的实施方式中，所述手臂表面探测模块70包括：
测距单元，用于通过测距传感器测得超声探测设备的超声探头到手臂的距离；
手臂表面探测单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压至手臂表面进行探测，得到手臂超声图像。
在具体实施当中，每次采血均在超声探头贴硅胶片，在完成采血后回收贴硅胶片。示例性地，可以在控制抓针机构拾取针头之前，控制一机构来贴硅胶片，在回收针头之后，再控制一机构回收贴硅胶片。
具体地，所述超声探测设备上设有压力传感器，所述手臂表面探测单元具体包括：
超声探头下压子单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压；
手臂表面探测子单元，用于当接收到所述压力传感器的到位信号或当前扭力检测值大于轴的扭力设置值时，判定所述超声探头下压至手臂表面，并控制所述超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；其中，所述当前扭力检测值为控制超声探测设备下压的控制轴的扭力检测值。所述轴的扭力设置值的具体值根据实际使用要求进行预先设置，在此不做更多的赘述。
在一种可选的实施方式中，所述采血机器人的控制装置还包括：
提示模块，用于控制显示器显示采血指导信息。在采血流程中，可以通过显示器显示采血指导信息，用于指导患者正确动作，比如通过切换动画演示画面等方式来显示采血指导信息。
在一种可选的实施方式中，所述采血机器人的控制装置还包括：
身份信息获取模块，用于在所述控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域之前，获取待采血人员的身份信息；
采血管配置模块，用于根据所述待采血人员的身份信息，分配采血管并在采血管上粘贴与所述待采血人员的身份信息对应的标签；在具体实施当中，可以通过控制气缸，电缸搭配机械器件组合的方式来分配采血管并在采血管上粘贴标签；
手臂勒紧模块，用于当检测到所述待采血人员准备就绪时，控制手臂气囊勒紧所述待采血人员的手臂。
在具体实施当中，若待采血人员(即患者)的身份识别成功，则进行下一步，若失败，则联系医护人员进行处理。采血管配置模块根据待采血人员的身份信息，可以知道患者检查项目，根据患者检查项目来加载对应的采血管，并贴上标签，以便于后续对血液的跟踪。
在一种可选的实施方式中，所述手臂勒紧模块具体包括：
就绪检测单元，用于当检测到待采血人员握住把柄并触发确认按键时，判定所述待采血人员准备就绪；
勒紧单元，控制手臂气囊的气压上升，以勒紧所述待采血人员的手臂。
作为优选方案，所述采血模块具体包括：
穿刺单元，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺；
穿刺成功判断单元，用于检测是否穿刺成功；若成功，控制所述手臂气囊降压，并将所述针头与采血管连通，以进行采血，否则返回至步骤控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
贴止血带单元，用于当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带。
在一种可选的实施方式中，所述采血机器人的控制装置还包括：
针头回收模块，用于在所述当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带之后，控制抓针机构回收针头；具体地，采血完毕后，抓针机构运动到回收针头位置，然后松开抓手，把针头丢到回收装置里；
手臂卸压模块，用于控制所述手臂气囊完全卸压；
回原点模块，用于控制所述采血机器人回归原位；
采血管收纳模块，用于控制收纳机构对完成采血的采血管进行收纳分类，并传送至检测站。
请参阅图2所示，利用本发明实施例的采血主要过程如下：
S1、读取患者身份信息，分配采血管，粘贴相应标签，然后进行下一步S2；
S2、患者手臂放进抽血工位，并握住把柄，触发把柄上的传感器或者开关，则进行下一步S3；
S3、患者点击屏幕确认健和握杆确认后，挤压手臂气囊气压上升一定压力程度，然后进行下一步S4；
S4、手臂轮廓扫描，可以点扫描也可以线扫描，探测手臂轮廓和扎针区域目标位置，然后进行下一步S5；
S5、根据S4，相机平移到扎针目标位置进行拍照，得到拍照信息，手臂血管的分布传输到上位机分析，进入下一步；
S6、超声探头贴硅胶片，然后进行下一步；
S7、抓针手打开，拾取针头，进行下一步；
S8、进行针尖标定，同时针尖处于三种位置时各进行一次相机拍照，然后进行下一步；
S9、根据S5步骤，上位机得到拍照的图片进行图像分析，计算扎针坐标，这与S6、S7同时进行；然后进行下一步；
S10、移动到扎针的最佳坐标，然后进行下一步；
S11、旋转A轴工位与血管平行，然后进行下一步；
S12、经过S4手臂轮廓扫描，经过算法得到手臂表面的最佳扎针角度，然后旋转B轴工位，得到最佳扎针角度，然后下一步；
S13、移动Z轴工位，通过测距传感器测得超声到手臂距离，然后让超声探头下压到手臂表面进行定位，然后进行下一步；
S14、得到手臂的超声图像传输到上位机(实时监控针尖位置)，然后进行算法分析，计算扎针推进距离，然后进行下一步；
S15、检测是否穿刺成功(传感器检测是否出血)，然后进行下一步；
S16、穿刺成功，手臂气压降到低压状态，另一头针尖插进采血管进行采血，然后下一步；
S17、采血完毕，贴止血带，然后进行下一步；
S18、移动X、Y轴工位，进行硅胶片回收，然后进行下一步；
S19、整个装置回到坐标原点。同时患者的采血管进行收纳分类，传送检测站，进行下一步；
S20、手臂完全卸压，屏幕提示采血结束，患者拿出手臂，整个流程结束。
综上，本发明实施例提供的采血机器人的控制装置，主要应用于患者手臂静脉采血，使用该控制装置的采血机器人能提高整个医院的采血效率和扎针准确度，减少采血方面的医护人员，避免了现有技术中的采血装置的自动化程度比较低，导致其采血效率比较低的问题。此外，该装置利用多种复杂的传动方式，使整个系统运行平稳、高效和精准。在采血工作中，医护人员唯一要做的就是更换搜集血液的试管，以及定期加入全新安全的针头。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采血机器人的控制装置，其特征在于，包括：
手臂扫描模块，用于控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
手臂拍摄模块，用于控制相机拍摄扎针目标区域，得到扎针目标区域的血管分布图像；
针尖标定模块，用于控制抓针机构拾取针头，并对针头进行针尖标定；
扎针坐标确定模块，用于根据所述血管分布图像，确定扎针坐标；
针头位置调整模块，用于根据所述扎针坐标，控制所述抓针机构移动针头，并使所述针头与所述扎针目标区域对应的血管平行；
针头角度调整模块，用于根据所述手臂轮廓，确定最佳扎针角度，并根据所述最佳扎针角度，控制所述抓针机构调整针头角度；
手臂表面探测模块，用于控制超声探测设备的超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；
扎针推进距离确定模块，用于根据所述手臂超声图像，确定扎针推进距离；
采血模块，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺采血。
2.如权利要求1所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述针尖标定模块具体包括：
拍照单元，用于控制抓针机构拾取针头，并控制相机在所述抓针机构带动所述针头分别处于第一位置、第二位置和第三位置时进行拍照；其中，所述第一位置为所述针头的原始位置，所述第二位置为所述抓针机构带动所述针头推出第一预设距离时的位置，所述第三位置为所述抓针机构带动所述针头推出第二预设距离后摆动预设角度时的位置；
标定单元，用于根据与所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置对应的图像中所述针头所在的位置，对针头进行针尖标定。
3.如权利要求1所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述手臂表面探测模块包括：
测距单元，用于通过测距传感器测得超声探测设备的超声探头到手臂的距离；
手臂表面探测单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压至手臂表面进行探测，得到手臂超声图像。
4.如权利要求3所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述超声探测设备上设有压力传感器，所述手臂表面探测单元具体包括：
超声探头下压子单元，用于根据超声探测设备的超声探头到手臂的距离，控制超声探测设备的超声探头下压；
手臂表面探测子单元，用于当接收到所述压力传感器的到位信号或当前扭力检测值大于轴的扭力设置值时，判定所述超声探头下压至手臂表面，并控制所述超声探头对手臂表面进行探测，得到手臂超声图像；其中，所述当前扭力检测值为控制超声探测设备下压的控制轴的扭力检测值。
5.如权利要求1所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述采血机器人的控制装置还包括：
身份信息获取模块，用于在所述控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域之前，获取待采血人员的身份信息；
采血管配置模块，用于根据所述待采血人员的身份信息，分配采血管并在采血管上粘贴与所述待采血人员的身份信息对应的标签；
手臂勒紧模块，用于当检测到所述待采血人员准备就绪时，控制手臂气囊勒紧所述待采血人员的手臂。
6.如权利要求5所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述手臂勒紧模块具体包括：
就绪检测单元，用于当检测到待采血人员握住把柄并触发确认按键时，判定所述待采血人员准备就绪；
勒紧单元，控制手臂气囊的气压上升，以勒紧所述待采血人员的手臂。
7.如权利要求6所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述采血模块具体包括：
穿刺单元，用于根据所述扎针推进距离，控制抓针机构带动所述针头对所述手臂进行穿刺；
穿刺成功判断单元，用于检测是否穿刺成功；若成功，控制所述手臂气囊降压，并将所述针头与采血管连通，以进行采血，否则返回至步骤控制激光扫描装置对待采血人员的手臂进行扫描，获取手臂轮廓和扎针目标区域；
贴止血带单元，用于当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带。
8.如权利要求7所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述采血机器人的控制装置还包括：
针头回收模块，用于在所述当采血完毕时，控制所述抓针机构带动所述针头退出，并控制止血机构贴止血带之后，控制抓针机构回收针头；
手臂卸压模块，用于控制所述手臂气囊完全卸压；
回原点模块，用于控制所述采血机器人回归原位。
9.如权利要求8所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述采血机器人的控制装置还包括：
采血管收纳模块，用于控制收纳机构对完成采血的采血管进行收纳分类，并传送至检测站。
10.如权利要求1所述的采血机器人的控制装置，其特征在于，所述采血机器人的控制装置还包括：
提示模块，用于控制显示器显示采血指导信息。
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