CN113290562A - 激光理疗机器人的控制方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了激光理疗机器人的控制方法，涉及医疗器械技术领域。所述方法应用于激光理疗机器人，所述激光理疗机器人包括机械臂以及设于所述机械臂执行末端的激光理疗头，所述方法包括：定位患者的病灶部位；根据病灶部位的面积确定治疗方案；控制机械臂带动激光理疗头移动到患者的病灶部位；启动激光理疗头，根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业。本发明提供的激光理疗机器人控制方法，应用于激光理疗机器人(理疗设备)，可替代(或辅助)医生进行激光理疗操作，实现更安全、可靠、精准的治疗过程，降低人工成本，大幅提高每日治疗效率。

Description

激光理疗机器人的控制方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及激光理疗机器人的控制方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

传统的疼痛疗法依赖于某些医生的水平，能达到很好的、典型的效果，但不具备可复制性，在更大区域范围和患者范围也未必有临床统计学价值；对于某一种病症的治疗只有通过大量的临床应用统计分析，才能有所评价，并标准化。

由于人体疼痛或者损失在各部位产生的病因，疼痛或者损失的强度不同，患者个体因素也不尽相同，因此需要医生通过大量的培训和实践才有可能掌握人体不同部位的治疗方法，即便是如此，不同医生由于其理解和操作手法不同，其治疗效果也会产生很大不同。

采用高能理疗激光移动式接触或者非接触照射方式治疗人体疼痛技术，刚刚进入中国市场，临床效果显著，潜在需求巨大，但需要有专门医生或者技师操作，有比较高的人工成本投入，使用门槛高，难以普及和推广。

目前，尚未见有智能化的激光理疗产品及相应的控制方法，以解决传统理疗过度依赖医生或技师的问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是传统的激光理疗方式过度依赖医生或技师，人工成本投入高。

为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供一种激光理疗机器人的控制方法，所述方法应用于激光理疗机器人，所述激光理疗机器人包括机械臂以及设于所述机械臂执行末端的激光理疗头，所述方法包括：

定位患者的病灶部位；

根据病灶部位的面积确定治疗方案；

控制机械臂带动激光理疗头移动到患者的病灶部位；

启动激光理疗头，根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业。

其进一步地技术方案为，所述定位患者的病灶部位，包括：

通过激光理疗机器人的距离检测系统、热成像系统、视觉成像系统共同确定患者的病灶部位。

其进一步地技术方案为，所述根据病灶部位的面积确定治疗方案，包括：

判断病灶部位的面积是否大于预设的面积阈值；

若病灶部位的面积大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对面治疗方案；

若病灶部位的面积不大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对点治疗方案。

其进一步地技术方案为，所述根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业，包括：

控制机械臂以治疗方案设定的速度、轨迹以及点位信息运行；

控制激光理疗头以治疗方案设定的激光波长以及工作方式运行。

其进一步地技术方案为，所述方法还包括：

记录用户对机械臂牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息；

控制机械臂按照牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息带动激光理疗头重复进行理疗作业。

其进一步地技术方案为，所述方法还包括：

判断激光理疗头与患者的距离是否小于预设的距离阈值；

若激光理疗头与患者的距离小于预设的距离阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

其进一步地技术方案为，所述方法还包括：

判断激光理疗头的温度是否大于预设的温度阈值；

若激光理疗头的温度大于预设的温度阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

另一方面，本发明还提供一种激光理疗机器人的控制装置，包括用于执行如第一方面所述方法的单元。

另一方面，本发明提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法。

另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现如第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明实施例所能达到的技术效果包括：

本发明提供的激光理疗机器人控制方法，应用于激光理疗机器人(理疗设备)，可替代(或辅助)医生(或技师)进行激光理疗操作，实现更安全、可靠、精准的治疗过程，降低人工成本，大幅提高每日治疗效率，通过预先植入将大量临床验证的不同病症的治疗参数、方案、治疗手法，能够按照已验证的治疗方法对患者进行主动治疗，减少医生高强度的培训和实操，也避免不同人员对同一病症的治疗效果差异，具有高度自动化的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的激光理疗机器人的控制方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的激光理疗机器人的操作流程图；

图3为本发明实施例提供的激光理疗机器人的控制方法所应用的激光理疗机器人的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的激光理疗机器人的控制方法所应用的激光理疗机器人的另一结构示意图；

图5为本发明实施例提供的激光理疗机器人的控制方法所应用的激光理疗机器人的安全监测系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的激光理疗机器人的控制方法所应用的激光理疗机器人的结构框图。

附图标记

主控系统10、机械臂控制系统20、激光器30、激光理疗头40、机械臂50、安全监测系统60、人机交互显示单元70、移动工作台80、外设90、基座501、第一旋转臂502、第一摆动臂503、第二摆动臂504、第二旋转臂505、第三摆动臂506、第一旋转关节507、第一摆动关节508、第二摆动关节509、第二旋转关节510、第三摆动关节511、第三旋转关节512、距离检测系统601、红外热成像系统602以及CCD视觉成像系统603。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将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，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，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。

还应当理解，在此本发明实施例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实施例。如在本发明实施例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。

参见图1-2，本发明实施例提供一种激光理疗机器人的控制方法，所述方法应用于激光理疗机器人，所述激光理疗机器人包括机械臂以及设于所述机械臂执行末端的激光理疗头，所述方法包括：

S1、定位患者的病灶部位；

在一实施例中，所述定位患者的病灶部位，包括：

通过激光理疗机器人的距离检测系统、热成像系统、视觉成像系统共同确定患者的病灶部位。

具体操作为，采集视觉成像系统的数据，获得患者的身体轮廓或部分身体轮廓，对应人体的穴位分布；

获取距离检测系统检测到激光理疗头与患者身体的距离，判断该距离是否位于合适距离阈值内，如不在合适距离阈值内，则控制机械臂移动，使激光理疗头位于合适距离；

采集热成像系统所显示的患者不同部位的温度分布数据；判断各部位的温度是否在人体的正常温度范围内，如超出人体正常温度范围，则判定该部位为病灶部位。

S2、根据病灶部位的面积确定治疗方案；

S3、控制机械臂带动激光理疗头移动到患者的病灶部位；

在一实施例中，所述根据病灶部位的面积确定治疗方案，包括：

获取热成像系统中判定为温度异常的部位的面积，确定病灶部位面积；

判断病灶部位的面积是否大于预设的面积阈值，所述预设的面积阈值为激光理疗头的有效激光面积；

若病灶部位的面积大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对面治疗方案；

具体地，激光点对面治疗方案为采用激光连续模式，配合机械臂的移动，使激光理疗头在病灶部位内的移动，实现激光理疗作业。

若病灶部位的面积不大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对点治疗方案。

具体地，激光点对点治疗方案为采用激光脉冲模式，将激光理疗头稳定在病灶部位内，不需移动，实现激光理疗作业。

S4、启动激光理疗头，根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业。

在一实施例中，所述根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业，包括：

控制机械臂以治疗方案设定的速度、轨迹以及点位信息运行；

控制激光理疗头以治疗方案设定的激光波长、频率以及工作方式运行。

激光的工作方式可为连续激光模式或者脉冲激光模式。

在一实施例中，所述激光理疗机器人的控制方法还包括：

记录用户对机械臂牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息；

控制机械臂按照牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息带动激光理疗头重复进行理疗作业。

本发明提供的激光理疗机器人的控制方法，兼顾全自动理疗作业和半自动理疗作业两种方式，使得操作更加人性化、智能化；能够完成全自动(替代医生进行)的激光理疗、或者辅助医护人员进行激光理疗的工作，实现更安全、可靠、精准的治疗过程，降低人工成本，大幅提高每日治疗效率；也能够逐步将大量临床验证的不同病症的治疗参数、方案、治疗手法等植入主控系统，让主控系统能够按照已验证的方法对患者进行治疗，减少医生高强度的培训和实操，也避免不同人员对同一病症的治疗效果差异。

具体地，控制激光理疗机器人的执行半自动操作的方法可包括以下步骤：

1、根据不同病患，由医护人员人工拖动机械臂到病灶部位，确定要激光照射的具体位置；

2、医护人员拖动机械臂腕部位置，手把手教导激光理疗头所要运行的速度、轨迹、点位信息，并存储；

3、理疗机器人替代医护人员的理疗作业手法、速度、运行轨迹，重复作业，直至任务结束。

控制激光理疗机器人的执行全自动操作的方法可包括以下步骤：

1、根据不同病患，由距离检测系统、热成像系统、视觉成像系统共同确定患者的病灶部位，并导引机械臂执行末端的激光理疗头运行到病灶位置；

2、主控系统根据病灶部位、大小，确定激光治疗方案，启动激光器开始照射，控制机械臂按照理疗方案中预定的速度、轨迹、点位信息运行，直至任务结束；

3、主控系统根据安全系统的状态，显示信息并处理异常。

在一实施例中，所述激光理疗机器人的控制方法还包括：

判断激光理疗头与患者的距离是否小于预设的距离阈值；

若激光理疗头与患者的距离小于预设的距离阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

为确保作业安全可靠，本发明提供的激光理疗机器人的控制方法，在人手拖动机械臂腕部做牵引示教过程中，以及拖动示教完毕之后、回放重复运动之时，距离检测系统会实时监测激光理疗头与人体之间的距离，一旦该距离小于预设的安全距离则发出预警信息；激光理疗头与人体距离有接触碰撞风险时，发出警报信息，激光器暂停工作、激光理疗头停止照射，机械臂复位至预设的安全位置，等待医护人员介入，确保理疗过程安全。

在一实施例中，所述激光理疗机器人的控制方法还包括：

判断激光理疗头的温度是否大于预设的温度阈值；

若激光理疗头的温度大于预设的温度阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

激光理疗头持续工作会出现过热的危险，损坏仪器或对人体造成烫伤，为确保仪器安全可靠，本发明提供的激光理疗机器人的控制方法在检测到激光理疗头的温度大于预设的温度阈值，会发出告警信息、激光器暂停工作、激光理疗头停止照射，机械臂复位至预设的安全位置，等待医护人员介入，确保理疗过程安全。

本发明另一实施例还提供一种激光理疗机器人的控制装置，包括用于执行如上实施例所述激光理疗机器人的控制方法的单元。

本发明另一实施例还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上实施例所述激光理疗机器人的控制方法。

本发明另一实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现如上实施例所述激光理疗机器人的控制方法。

进一步地，参见图3-6，本发明实施例提供一种应用上述实施例所述的激光理疗机器人的控制方法的激光理疗机器人，由图可知，其包括主控系统10、机械臂控制系统20、激光器30、激光理疗头40以及机械臂50；激光理疗头40与激光器30连接，且设于机械臂50一端；激光器30与主控系统10连接且受控于主控系统10；机械臂50与机械臂控制系统20连接且受控于机械臂控制系统20，机械臂控制系统20与主控系统10连接且受控于主控系统10；其中，在机械臂控制系统20的控制下，机械臂50带动激光理疗头40进行激光治疗作业。

具体实施例中，所述激光理疗机器人还包括安全监测系统60，激光理疗头40内嵌于安全监测系统60，安全监测系统60与主控系统10连接。

具体实施中，所述激光理疗机器人与医护人员(或技师)实现人机共融、“辅助”医护人员(或技师)实现激光照射理疗作业。在人手拖动机械臂50腕部做牵引示教过程中，以及拖动示教完毕之后、回放重复运动之时，安全监测系统60会实时监测激光理疗头40与人体之间的距离，一旦该距离小于预设的安全距离则发出预警信息；激光理疗头40与人体距离有接触碰撞风险时，安全系统发出警报信息，激光器30暂停工作、激光理疗头40停止照射，机械臂50移动至安全位置，等待医护人员介入，确保理疗过程安全。

在一实施例中，所述机械臂50至少为6轴结构。

具体地，本发明的激光理疗机器人的机械臂50为6轴结构，为高自由度的复杂机械结构，可模拟人类的手臂功能，可以自由地实现三维空间的各种姿势，可以生成各种复杂形状的轨迹。

具体实施中，医护人员(或技师)通过拖动机械臂50腕部位置进行牵引示教，激光理疗头40及安全监测系统设置于机械臂50上，可以柔顺的随机械臂50被拖动、并保持任意需要的姿态进行激光照射治疗作业，同时关键点位信息及运动轨迹可以程序形式存储于机械臂控制系统20。

在一实施例中，所述机械臂50包括依次连接的基座501、第一旋转臂502、第一摆动臂503、第二摆动臂504、第二旋转臂505、第三摆动臂506以及第三旋转臂；第三旋转臂与安全监测系统60连接。

在一实施例中，基座501与第一旋转臂502之间设有第一旋转关节507；第一旋转臂502与第一摆动臂503之间设有第一摆动关节508、第一摆动臂503与第二摆动臂504之间设有第二摆动关节509；第二摆动臂504与第二旋转臂505之间设有第二旋转关节510、第二旋转臂505与第三摆动臂506之间设有第三摆动关节511；第三摆动臂506与安全监测系统60之间设有第三旋转关节512。

在一实施例中，第一旋转关节507、第一摆动关节508、第二摆动关节509、第二旋转关节510、第三摆动关节511以及第三旋转关节512均为两段式结构。

具体地，第一旋转关节507是连接基座501的部位，主要是承载上面各臂和关节的重量与基座501的左右旋转，第一旋转臂502左右旋转的动作就是使用电机与减速机传动的结果，每个关节都是代替一个方向的运动方式。

第一摆动关节508是控制第一摆动臂503的前后摆动、整个机械臂50上下运动的功能。

第二摆动关节509同样是控制机器人第二摆动臂504前后摆动功能，只是比第一摆动臂503的摆臂范围小。

第二旋转关节510是控制机器人的第二旋转臂505的可自由旋转的部位，活动范围相当于人的小臂，不过不是360°旋转，里面有电线跟人小臂的范围相同。

第三摆动关节511是控制第三摆动臂506微调的上下翻转动作，可以使安全监测系统60翻转的动作。

第三旋转关节512是控制末端第三旋转臂的旋转功能，可以360°旋转。

在一实施例中，所述激光理疗机器人还包括移动工作台80，基座501设置在移动工作台80上；主控系统10、机械臂控制系统20以及激光器30均设于移动工作台80内。

在一实施例中，安全监测系统60与机械臂50可拆卸连接。

在一实施例中，安全监测系统60包括距离检测系统601、红外热成像系统602以及CCD视觉成像系统603。

通过将激光理疗头40集成在安全监测系统60内，使得激光理疗机器人可以无需医护人员(或技师)介入，机器代替人全自动进行病灶的定位、导引激光头接近人体病患部位实现照射理疗。

具体地，安全监测系统60中内嵌的CCD视觉成像系统603可辅助显示人体部位及轮廓，红外热成像系统602根据人体部位温度的分布以及是否有温度异常变化来确定病灶，进而实现病灶的精准定位并导引机械臂50腕部的激光头不断靠近人体肌肤的病灶处；安全监测系统60中距离检测系统601会实时监测激光头与人体之间的距离，一旦该距离等于预设的安全距离则机械臂50停止移动，随后，主控系统10根据CCD视觉成像系统603以及红外热成像系统602采集到的病患大小、部位，启动激光器30进入激光照射理疗作业。

在一实施例中，所述激光理疗机器人还包括人机交互显示单元70，人机交互显示单元70与主控系统10连接。

在一实施例中，所述激光理疗机器人还包括外设90，具体为鼠标、键盘，以方便操作人员手动录入信息或下发操作指示。

主控系统10及人机交互显示面板可以实时采集并显示系统状态信息，如激光参数、温度、激光理疗头的运动轨迹、移动速度等等。

具体地，通过人机交互界面，可以设置激光器30的治疗激光波长、工作方式(连续模式、脉冲模式)；同时，通过人机界面的操作，可以对激光器30进行启动、停止控制。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，尚且本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述方法应用于激光理疗机器人，所述激光理疗机器人包括机械臂以及设于所述机械臂执行末端的激光理疗头，所述方法包括：

定位患者的病灶部位；

根据病灶部位的面积确定治疗方案；

控制机械臂带动激光理疗头移动到患者的病灶部位；

启动激光理疗头，根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业。

2.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述定位患者的病灶部位，包括：

通过激光理疗机器人的距离检测系统、热成像系统、视觉成像系统共同确定患者的病灶部位。

3.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述根据病灶部位的面积确定治疗方案，包括：

判断病灶部位的面积是否大于预设的面积阈值；

若病灶部位的面积大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对面治疗方案；

若病灶部位的面积不大于预设的面积阈值，采用预设的激光点对点治疗方案。

4.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述根据治疗方案控制机械臂带动激光理疗头对患者的病灶部位进行理疗作业，包括：

控制机械臂以治疗方案设定的速度、轨迹以及点位信息运行；

控制激光理疗头以治疗方案设定的激光波长以及工作方式运行。

5.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

记录用户对机械臂牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息；

控制机械臂按照牵引示教过程中的速度、轨迹以及点位信息带动激光理疗头重复进行理疗作业。

6.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断激光理疗头与患者的距离是否小于预设的距离阈值；

若激光理疗头与患者的距离小于预设的距离阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

7.根据权利要求1所述的激光理疗机器人的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断激光理疗头的温度是否大于预设的温度阈值；

若激光理疗头的温度大于预设的温度阈值，发出告警信息、关闭激光理疗头并控制机械臂复位到预设的安全位置。

8.一种激光理疗机器人的控制装置，其特征在于，包括用于执行如权利要求1-7任一项所述方法的单元。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时可实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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