CN115089200B - X射线摄影用机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了X射线摄影用机械臂，涉及X射线摄影机械臂技术领域，旨在解决DR系统需要使用者进行操作，拍摄效率低，且DR系统无法在移动载体中进行使用的问题，本发明通过使用人工智能视觉识别系统对DR设备的拍摄成像进行自动识别，可确定拍摄位置，并对最佳成像位置进行计算，从而控制机械臂自主活动，利用升降机构对机械臂进行竖直位置的调节，利用多级电机对机械臂的水平姿态进行控制，将DR设备送至最佳位置进行拍摄成像，可优化拍摄成像效果，提高成像效率，从而对医疗过程提高良好辅助；并且，通过上固定机构与下固定机构配合使用，可使机械臂所在的平台与移动的载具相固定，大大拓展了DR设备的使用场景，满足多种环境中的使用需求。

Description

X射线摄影用机械臂

技术领域

本发明涉及X射线摄影机械臂技术领域，具体为X射线摄影用机械臂。

背景技术

X射线，是一种频率极高，波长极短、能量很大的电磁波，X射线的频率和能量仅次于伽马射线，X射线具有穿透性，但人体组织间有密度和厚度的差异，当X射线透过人体不同组织时，被吸收的程度不同，经过显像处理后即可得到不同的影像。

X射线摄影指的是借助于X射线与人体相互作用，把人体内部器官结构、密度、组织成分等信息以摄像方式表现出来，是利用X射线的穿透作用将人体三维的解剖结构投影为二维平面影像的一种成像技术，X射线的物理特性有穿透作用、电离作用、荧光作用、热作用及干涉、衍射、反射、折射作用，X射线摄影主要运用到了X射线的穿透作用。X射线因波长短、能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。

DR系统，即直接数字化X射线摄影系统，是由电子暗盒、扫描控制器、系统控制器、影像监示器等组成，是直接将X线光子通过电子暗盒转换为数字化图像，是一种广义上的直接数字化X线摄影，而狭义上的直接数字化摄影即DDR，通常指采用平板探测器的影像直接转换技术的数字放射摄影，是真正意义上的直接数字化X射线摄影系统。

DR系统数字化的图像质量与所含的影像信息量可与传统的X线成像相媲美，图像处理系统可调节对比，故能达到最佳的视觉效果；摄照条件的宽容范围较大；患者接受的X线量减少，图像信息可由磁盘或光盘储存，并进行传输，这些都是数字化图像的优点。

DR设备是计算机数字图像处理技术与X射线放射技术相结合而形成的一种先进的X线机，在原有的诊断X线机直接胶片成像的基础上，通过A/D转换和D/A转换，进行实时图像数字处理，进而使图像实现了数字化，该设备在透视状态下，可实时显示数字图像，医生再根据患者病症的状况进行数字摄影，然后通过一系列影像后处理如边缘增强、放大、黑白翻转、图像平滑等功能，可从中提取出丰富可靠的临床诊断信息，尤其对早期病灶的发现可提供良好的诊断条件。

由于DR设备的灵活性，一般搭配机械臂进行使用，如中国专利CN202020670239.0公开的一种X射线检测机械臂承载座，包括X射线头和机械臂，机械臂上设有X射线头，机械臂的机械底座设置在一个高度行程大于机械臂最大伸展长度的高度调节座上，高度调节座的下端设有展开摆腿，展开摆腿远离底板的端部设有可锁紧万向轮，且相邻两个展开摆腿的端部之间的间距不小于机械臂最大展开后端部与支撑柱之间的间距，使得机械臂能够稳定地在高度调节座的带动下上下移动，可以增大数字X线机的移动范围，便于满足各种医疗使用状况，只是现有机械臂只考虑到了在稳定的室内环境工作的情况，没有对DR系统在移动载体中的使用进行开发，如DR在车载、舰载、机载等陆海空交通载具中的使用，不能充分发挥DR系统的优点，另外DR系统还是需要使用者进行操作，拍摄效率低。

发明内容

鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了X射线摄影用机械臂，采用的技术方案是，包括蓄电池、控制台、DR设备与机械臂，所述控制台与所述蓄电池相连接，所述控制台内设有人工智能视觉识别系统，所述机械臂上设有所述DR设备，还包括底座，所述底座上设有立柱、所述蓄电池，所述立柱上设有升降机构、上固定机构、限位机构，所述升降机构上设有所述控制台，所述控制台上设有所述机械臂，所述上固定机构与所述立柱滑动连接，且所述上固定机构与所述限位机构连接，所述底座的底部设有下固定机构、移动机构，所述下固定机构与所述上固定机构的位置相对应，所述DR设备与所述人工智能视觉识别系统相连接，可自主进行拍摄位置的识别，从而控制所述机械臂改变形态。

作为本发明的一种优选技术方案，所述升降机构包括滑槽、丝杠、滑块、升降电机，所述立柱上设有所述滑槽，所述滑槽中设有转动连接的所述丝杠，所述丝杠竖直设置，所述丝杠上设有螺纹连接的滑块，所述滑块在所述滑槽内滑动连接，所述滑块连接所述控制台，所述升降电机的输出端连接所述丝杠，所述控制台连接所述升降电机，所述丝杠与所述滑块之间传动速度稳定，适合传动所述控制台与所述机械臂。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上固定机构包括升降架、顶块、上摇把、驱动仓，所述升降架的顶部设有顶块，所述立柱上设有左右对称的滑道、所述驱动仓，所述升降架的底部设有左右对称的滑柱，所述滑柱在所述滑道中滑动连接，右侧所述滑柱上设有齿条，所述上摇把上设有转轴，所述转轴上设有齿轮，所述齿轮在所述驱动仓中转动连接，且所述齿轮与所述齿条相啮合，可通过所述齿轮52传动对所述升降架4进行顶升。

作为本发明的一种优选技术方案，所述限位机构包括棘轮、棘爪、按钮，所述立柱上设有限位仓，所述限位仓与所述驱动仓的位置相对应，所述棘轮在所述限位仓中转动连接，且所述棘轮与所述齿轮同在所述转轴上，所述棘爪在所述限位仓中铰接且铰接处压装有扭簧，所述棘爪的顶端与所述棘轮相啮合，所述按钮在所述限位仓的外壁上滑动连接，且所述棘爪的尾端与所述按钮的内端滑动连接，所述棘爪可对所述棘轮进行限位，从而防止所述齿轮松动倒转，对所述齿条进行限位，所述按钮与所述棘爪连动，可对所述棘轮接触限位。

作为本发明的一种优选技术方案，所述下固定机构包括下摇把、移动块、连杆、压块，所述底座的底面上设有摇杆座，所述摇杆座上设有转动连接的摇杆，所述摇杆的一端设有所述下摇把，所述摇杆上设有尺寸相同旋向相反的螺纹段，所述螺纹段具有自锁条件，所述螺纹段上均设有螺纹连接的所述移动块，所述移动块上均通过所述连杆铰接所述压块，所述压块与所述顶块在竖直方向上位置相对应，所述压块与所述顶块上均设有防滑减振垫，所述下摇把可对所述压块进行下压操作，所述防滑减振垫增大接触面的摩擦力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述机械臂包括一级支臂、二级支臂、辅助板，所述控制台内设有一级电机，所述一级支臂与所述控制台铰接且所述一级支臂与所述一级电机的输出端连接，所述一级支臂的末端铰接有所述二级支臂，所述二级支臂上设有二级电机，且所述二级电机的固定端连接所述二级支臂，所述二级电机的输出端连接所述一级支臂，所述二级支臂的末端铰接有辅助板，所述辅助板上设有三级电机、所述DR设备，所述三级电机的固定端连接所述辅助板，所述三级电机的输出端连接所述二级支臂，所述控制台与所述一级电机、所述二级电机、所述三级电机相连接，通过多级电机驱动的多级支臂组成的所述机械臂具有较大的运动自由度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述辅助板上设有握把，所述DR设备为迷你移动DR机，所述迷你移动DR机的镜头朝向正下方，所述握把可便于使用者握持，对拍摄位置进行直接的确定。

作为本发明的一种优选技术方案，所述移动机构为滚轮，所述滚轮有多组，所述滚轮为带有刹车装置的万向轮，便于对所述底座进行固定与移动，提高移动便利性，且所述滚轮与所述底座之间均设有减振弹簧，可在移动过程中进减振缓冲。

本发明的有益效果：本发明通过使用人工智能视觉识别系统对DR设备的拍摄成像进行自动识别，可确定拍摄位置，并对最佳成像位置进行计算，从而控制机械臂自主活动，利用升降机构对机械臂进行竖直位置的调节，利用多级电机对机械臂的水平姿态进行控制，将DR设备送至最佳位置进行拍摄成像，可优化拍摄成像效果，提高成像效率，从而对医疗过程提高良好辅助；并且，通过上固定机构与下固定机构配合使用，可使机械臂所在的平台与移动的载具相固定，可以使带有机械臂的DR设备在车载、舰载、机载多种情况下正常良好地使用，大大拓展了DR设备的使用场景，满足多种环境中的使用需求，为DR设备的普及使用打好了基础。

附图说明

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识；附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为本发明的左视结构示意图；

图4为本发明A-A剖面结构示意图；

图5为本发明下固定机构的结构示意图；

图6为本发明上摇把结构示意图；

图7为本发明B处放大结构示意图；

图8为本发明C处放大结构示意图。

图中：1、底座；2、立柱；3、控制台；4、升降架；5、上摇把；10、摇杆座；11、下摇把；12、移动块；13、压块；15、滚轮；20、升降电机；21、丝杠；22、限位仓；23、驱动仓；31、一级支臂；32、二级支臂；33、辅助板；34、DR设备；41、滑柱；42、顶块；51、棘轮；52、齿轮；121、连杆；221、按钮；222、棘爪；301、二级电机；302、三级电机；441、齿条。

具体实施方式

实施例1

如图1至图8所示，本发明公开了X射线摄影用机械臂，采用的技术方案是，包括蓄电池、控制台3、DR设备34与机械臂，控制台3与蓄电池相连接，控制台3内设有人工智能视觉识别系统，机械臂上设有DR设备34，还包括底座1，底座1上设有立柱2、蓄电池，立柱2上设有升降机构、上固定机构、限位机构，升降机构上设有控制台3，控制台3上设有机械臂，上固定机构与立柱2滑动连接，且上固定机构与限位机构连接，底座1的底部设有下固定机构、移动机构，下固定机构与上固定机构的位置相对应，DR设备34与人工智能视觉识别系统相连接，可自主进行拍摄位置的识别，从而控制机械臂改变形态，智能化程度高，可提高医疗效率。

作为本发明的一种优选技术方案，升降机构包括滑槽、丝杠21、滑块、升降电机20，立柱2上设有滑槽，滑槽中设有转动连接的丝杠21，丝杠21竖直设置，丝杠21上设有螺纹连接的滑块，滑块在滑槽内滑动连接，滑块连接控制台3，升降电机20的输出端连接丝杠21，控制台3连接升降电机20，丝杠21与滑块之间传动速度稳定，机械冲击小，适合传动控制台3与机械臂，降低了控制台3与机械臂损坏的概率。

作为本发明的一种优选技术方案，上固定机构包括升降架4、顶块42、上摇把5、驱动仓23，升降架4的顶部设有顶块42，立柱2上设有左右对称的滑道、驱动仓23，升降架4的底部设有左右对称的滑柱41，滑柱41在滑道中滑动连接，右侧滑柱41上设有齿条441，上摇把5上设有转轴，转轴上设有齿轮52，齿轮52在驱动仓23中转动连接，且齿轮52与齿条441相啮合，可通过所述齿轮52传动对所述升降架4进行顶升，操作简单，传动稳定。

作为本发明的一种优选技术方案，限位机构包括棘轮51、棘爪222、按钮221，立柱2上设有限位仓22，限位仓22与驱动仓23的位置相对应，棘轮51在限位仓22中转动连接，且棘轮51与齿轮52同在转轴上，棘爪222在限位仓22中铰接且铰接处压装有扭簧，棘爪222的顶端与棘轮51相啮合，按钮221在限位仓22的外壁上滑动连接，且棘爪222的尾端与按钮221的内端滑动连接，棘爪222可对棘轮51进行限位，从而防止齿轮52松动倒转，对齿条441进行限位，按钮221与棘爪222连动，可对棘轮51接触限位，传动结构简单，操作简单。

作为本发明的一种优选技术方案，下固定机构包括下摇把11、移动块12、连杆121、压块13，底座1的底面上设有摇杆座10，摇杆座10上设有转动连接的摇杆，摇杆的一端设有下摇把11，摇杆上设有尺寸相同旋向相反的螺纹段，螺纹段具有自锁条件，螺纹段上均设有螺纹连接的移动块12，移动块12上均通过连杆121铰接压块13，压块13与顶块42在竖直方向上位置相对应，压块13与顶块42上均设有防滑减振垫，下摇把11可对压块13进行下压操作，结构简单，运行稳定，防滑减振垫增大接触面的摩擦力，使接触位置更加牢固。

作为本发明的一种优选技术方案，机械臂包括一级支臂31、二级支臂32、辅助板33，控制台3内设有一级电机，一级支臂31与控制台3铰接且一级支臂31与一级电机的输出端连接，一级支臂31的末端铰接有二级支臂32，二级支臂32上设有二级电机301，且二级电机301的固定端连接二级支臂32，二级电机301的输出端连接一级支臂31，二级支臂32的末端铰接有辅助板33，辅助板33上设有三级电机302、DR设备34，三级电机302的固定端连接辅助板33，三级电机302的输出端连接二级支臂32，控制台3与一级电机、二级电机301、三级电机302相连接，通过多级电机驱动的多级支臂组成的机械臂具有较大的运动自由度，可无死角地进行拍摄，提高了拍摄的有效性。

作为本发明的一种优选技术方案，辅助板33上设有握把，DR设备34为迷你移动DR机，迷你移动DR机的镜头朝向正下方，握把可便于使用者握持，对拍摄位置进行直接的确定，提高拍摄效率。

作为本发明的一种优选技术方案，移动机构为滚轮15，滚轮15有四组，滚轮15为带有刹车装置的万向轮，便于对底座1进行固定与移动，提高移动便利性，且滚轮15与底座1之间均设有减振弹簧，可在移动过程中进减振缓冲，减少控制台3与机械臂由于振动造成的损坏。

本发明的工作原理：先推动立柱2，使底座1移动至病人身旁，从而将机械臂移动至合适位置，使用刹车装置使滚轮15进行固定，蓄电池进行供电，然后开启控制台3，DR设备34的摄像头对病人进行拍摄，之后人工智能视觉识别系统对DR设备34拍摄的照片进行识别，根据识别的照片信息确定摄像头对准的位置，并通过控制台3对相关部件进行控制，使DR设备34自动移动到最佳拍摄位置进行拍摄，如控制台3启动升降电机20，带动丝杠21转动，使其上螺纹连接的滑块进行上下移动，从而带动控制台3进行上下移动，停止升降电机20工作，则使控制台3的竖直位置锁定，从而对机械臂的竖直高度进行调节；一级电机启动，带动一级支臂31转动，确定机械臂水平面上大的方向范围；二级电机301启动，带动二级支臂32转动，确定机械臂末端的具体方位；三级电机302启动，带动辅助板33转动，对DR设备34的拍摄角度进行调整，确定DR设备34最好的拍摄位置，最后DR设备34进行拍摄出片；如果要在车厢、机舱或船舱等移动中的空间使用时，可在机械臂工作前，先摇动上摇把5，带动其上的齿轮52在驱动仓23中转动，带动与之啮合的齿条441向上移动，从而带动滑柱41在立柱2上滑动，使升降架4升起，直到其上的顶块42顶到密闭空间的天花板上，松开上摇把5，棘爪222对限位仓22中棘轮51进行限位，使齿轮52无法转动，使顶块42保持与天花板的接触；然后转动下摇把11，带动摇杆座10中的摇杆转动，带动与之螺纹连接的移动块12相向移动，通过连杆121带动压块13向下移动，直至压块13压到地板上，然后松开下摇把11，移动块12与摇杆之间自锁，此时，顶块42顶紧天花板，压块13压紧地板，从而使立柱2及其上的机械臂与DR设备34与移动载具进行固定，然后就可启动控制台3，对载具中的病人进行拍摄；需要移动底座1时，按下按钮221，带动棘爪222转动，使棘轮51脱离限位，同时齿轮52脱离限位，然后齿条441及升降架4由于重力作用向下移动，脱离天花板的固定，之后反向转动下摇把11，使压块13升起，脱离底板的固定，而后松开滚轮15的刹车装置，即可将底座1及其上的机械臂移动。

本发明涉及的电路连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识；本发明涉及的人工智能视觉识别系统使用的识别方法，为中国专利CN202011566170.8DR图像身体部位识别方法、装置、设备及可读存储介质中公开的DR图像身体部位识别方法。

本发明涉及的蓄电池、DR设备均为现有技术，本文中未详细说明的部件为现有技术。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本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做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.X射线摄影用机械臂，包括蓄电池、控制台（3）、DR设备（34）与机械臂，所述控制台（3）与所述蓄电池相连接，所述控制台（3）内设有人工智能视觉识别系统，所述机械臂上设有所述DR设备（34），其特征在于：还包括底座（1），所述底座（1）上设有立柱（2）、所述蓄电池，所述立柱（2）上设有升降机构、上固定机构、限位机构，所述升降机构上设有所述控制台（3），所述控制台（3）上设有所述机械臂，所述上固定机构与所述立柱（2）滑动连接，且所述上固定机构与所述限位机构连接，所述底座（1）的底部设有下固定机构、移动机构，所述下固定机构与所述上固定机构的位置相对应，所述DR设备（34）与所述人工智能视觉识别系统相连接；所述上固定机构包括升降架（4）、顶块（42）、上摇把（5）、驱动仓（23），所述升降架（4）的顶部设有顶块（42），所述立柱（2）上设有左右对称的滑道、所述驱动仓（23），所述升降架（4）的底部设有左右对称的滑柱（41），所述滑柱（41）在所述滑道中滑动连接，右侧所述滑柱（41）上设有齿条（441），所述上摇把（5）上设有转轴，所述转轴上设有齿轮（52），所述齿轮（52）在所述驱动仓（23）中转动连接，且所述齿轮（52）与所述齿条（441）相啮合；所述限位机构包括棘轮（51）、棘爪（222）、按钮（221），所述立柱（2）上设有限位仓（22），所述限位仓（22）与所述驱动仓（23）的位置相对应，所述棘轮（51）在所述限位仓（22）中转动连接，且所述棘轮（51）与所述齿轮（52）同在所述转轴上，所述棘爪（222）在所述限位仓（22）中铰接且铰接处压装有扭簧，所述棘爪（222）的顶端与所述棘轮（51）相啮合，所述按钮（221）在所述限位仓（22）的外壁上滑动连接，且所述棘爪（222）的尾端与所述按钮（221）的内端滑动连接；所述下固定机构包括下摇把（11）、移动块（12）、连杆（121）、压块（13），所述底座（1）的底面上设有摇杆座（10），所述摇杆座（10）上设有转动连接的摇杆，所述摇杆的一端设有所述下摇把（11），所述摇杆上设有尺寸相同旋向相反的螺纹段，所述螺纹段具有自锁条件，所述螺纹段上均设有螺纹连接的所述移动块（12），所述移动块（12）上均通过所述连杆（121）铰接所述压块（13），所述压块（13）与所述顶块（42）在竖直方向上位置相对应，所述压块（13）与所述顶块（42）上均设有防滑减振垫；所述机械臂包括一级支臂（31）、二级支臂（32）、辅助板（33），所述控制台（3）内设有一级电机，所述一级支臂（31）与所述控制台（3）铰接且所述一级支臂（31）与所述一级电机的输出端连接，所述一级支臂（31）的末端铰接有所述二级支臂（32），所述二级支臂（32）上设有二级电机（301），且所述二级电机（301）的固定端连接所述二级支臂（32），所述二级电机（301）的输出端连接所述一级支臂（31），所述二级支臂（32）的末端铰接有辅助板（33），所述辅助板（33）上设有三级电机（302）、所述DR设备（34），所述三级电机（302）的固定端连接所述辅助板（33），所述三级电机（302）的输出端连接所述二级支臂（32），所述控制台（3）与所述一级电机、所述二级电机（301）、所述三级电机（302）相连接。

2.根据权利要求1所述的X射线摄影用机械臂，其特征在于：所述升降机构包括滑槽、丝杠（21）、滑块、升降电机（20），所述立柱（2）上设有所述滑槽，所述滑槽中设有转动连接的所述丝杠（21），所述丝杠（21）竖直设置，所述丝杠（21）上设有螺纹连接的滑块，所述滑块在所述滑槽内滑动连接，所述滑块连接所述控制台（3），所述升降电机（20）的输出端连接所述丝杠（21），所述控制台（3）连接所述升降电机（20）。

3.根据权利要求1所述的X射线摄影用机械臂，其特征在于：所述辅助板（33）上设有握把，所述DR设备（34）为迷你移动DR机，所述迷你移动DR机的镜头朝向正下方。

4.根据权利要求1所述的X射线摄影用机械臂，其特征在于：所述移动机构为滚轮（15），所述滚轮（15）有多组，所述滚轮（15）为带有刹车装置的万向轮，且所述滚轮（15）与所述底座（1）之间均设有减振弹簧。