CN116269778A - 一种耗材到位检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于变量控制和检测技术领域，提供了一种耗材到位检测方法及系统，包括两个并排设置的主动轮和匹配的驱动电机，每个主动轮配置有一从动轮，两个主动轮之间夹持耗材，所述耗材也设置在两个从动轮之间，令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据所述检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次获取所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。本发明可以实现对耗材是否附加的自动检测，从而使得系统能够及时判断摇杆操作的有效性，以及再操作无效时及时提醒人员进行耗材附加检查。减少了操作的复杂度，提升了系统的使用体验。

Description

一种耗材到位检测方法及系统
技术领域
本发明属于变量控制和检测技术领域，涉及一种耗材到位检测方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
血管介入机器人对于导丝或者球囊支架导管等耗材的传送机构多是基于滚轮传送或皮带传送。市面上现行的对于细长型耗材（如导丝、球囊支架等）有没有附加在设备上的判断，因为其细长结构，不容易在耗材本身添加耗材到位检测模块，只能借助触摸屏选项来辅助，人为选择流程进行的情况，帮助系统进行判断接下来的操作。这种方法往往受限于人员的操作情况，存在误判的可能，进而在人员进行相应耗材的摇杆操作时，不能确保正确的提醒用户操作是否可产生动作，进而影响了系统的准确性。同时也增加了人员操作的复杂度。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种耗材到位检测方法及系统，本发明可以实现对耗材是否附加的自动检测，从而使得系统能够及时判断摇杆操作的有效性，以及在操作被判断为无效时及时提醒人员进行耗材附加情况的检查，如未附加，及时附加后再进行相应耗材的控制操作。减少了操作的复杂度，提升了系统的使用体验。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种耗材到位检测系统，包括驱动机构和检测机构，其中：
所述驱动机构包括两个并排设置的主动轮和匹配的驱动电机，每个主动轮设置有一从动轮，两个主动轮之间夹持耗材，所述耗材也设置在两个从动轮之间；
检测机构包括控制模块和检测模块，所述检测模块用于检测从动轮转动情况的位置变化；
所述控制器被配置为令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据所述检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
作为可选择的实施方式，所述驱动机构的主动轮和从动轮均设置在壳体内，所述壳体具有一能够开合的外盖，所述壳体上设置有用于检测外盖开合的信号检测模块。
作为进一步的，所述控制器与信号检测模块电连接，被配置为当信号检测模块检测结果由开盖状态跳变为合盖状态时触发驱动指令。
作为可选择的实施方式，所述检测模块包括设置在从动轮输出轴位置的磁旋转编码器。
作为可选择的实施方式，所述检测模块还包括设置在主动轮输出轴位置的磁旋转编码器。
一种耗材到位检测方法，包括以下步骤：
令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次获取所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
作为可选择的实施方式，之前还包括以下步骤：检测是否有合盖信号，外盖闭合时再进入耗材到位检测流程。
作为可选择的实施方式，令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离的具体过程包括：根据主动轮上检测模块的检测结果，记录主动轮的当前位置，用于和动作后的目标位置进行比较，若在设定的目标误差范围内，则符合预期；
获取检测值，乘以传递比例关系后，得到位置值，减去目标增量，得到第一动作目标位置；
电机驱动机构根据第一动作目标位置，完成对主动轮的推进动作，使耗材到目标位置。
作为可选择的实施方式，令主动轮向前运动设定距离前，先检测驱动电机驱动主动轮是否到达第一动作目标位置，如果否，则等待主动轮到达第一动作目标位置。
作为可选择的实施方式，令主动轮向前运动设定距离时，根据检测模块的检测数据，将从动轮进行第一次目标动作前的值与当前位置值相减后，乘以传动比例后，转化为距离值，与第一次目标动作的设定值进行比较，若比较结果在设定范围内，则下发控制指令，使驱动电机驱动主动轮到达第二目标位置，即从当前位置前进设定距离。
作为可选择的实施方式，判断从动轮是否返回到初始位置前，先检测驱动电机驱动主动轮是否到达第二动作目标位置，如果否，则等待主动轮到达第二动作目标位置。
一种血管介入机器人系统，包括上述系统或使用上述方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明巧妙的利用主动轮组夹持耗材运动，由于耗材也夹持在从动轮组之间，且从动轮和主动轮之间无机械连接，只有耗材到位，且移动，才能实现从动轮移动，继而检测模块的检测数值变化的设计，实现对耗材是否附加到位的自动检测，从而使得系统能够及时判断摇杆操作的有效性，以及再操作无效时及时提醒人员进行耗材附加检查。减少了操作的复杂度，提升了系统的使用体验。
本发明还有助于血管介入机器人内外层耗材的协同控制，当检测到内层耗材附加时，对于摇杆控制外层耗材的推进动作时，为了保持内层耗材的绝对位置不变，需要进行反方向协同操作。若内层耗材未附加则无需协同。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例一的驱动机构示意图；
图2是实施例一的检测模块设置示意图；
图3是实施例二的具体流程示意图；
图4是实施例二的流程一的示意图；
图5是实施例二的流程二的示意图；
图6是实施例二的流程三的示意图；
图7是实施例二的流程四的示意图。
其中：1、导丝，2、主动轮组，3、从动轮组，4、外盖，5、驱动电机，6、主动轮处编码器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图1、图2所示，本实施例的包括两个并排设置的主动轮和匹配的驱动电机，每个主动轮配有一从动轮，两个主动轮之间夹持耗材，所述耗材也设置在两个从动轮之间，没有耗材的关联关系时，从动轮不会跟随主动轮转动。
两个主动轮与耗材抵接，两个从动轮也与耗材抵接。
检测机构包括控制模块和设置在主、从动轮处的检测模块；
所述控制器被配置为令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据所述检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
主动轮和从动轮均设置在壳体内，所述壳体具有一能够开合的外盖，所述壳体上设置有用于检测外盖开合的信号检测模块。
血管介入机器人系统在使用过程中，每当有驱动外盖合盖动作（在放置耗材完成后，需要盒盖后才能进行机器手柄控制，选择在合盖时进行耗材附加检测动作）时，令控制耗材前进后退的主动轮处驱动电机输出轴向后倒退设定距离（本实施例以10mm为例进行说明）,检查从动轮处编码器输出计算结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退了10mm,若是，则令主动轮处驱动电机输出轴再向前前进10mm,再次检查从动轮处编码器输出计算结果，从而判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
实施例二
如图3所示，为耗材到位检测的过程，系统程序为实时级的周期性轮询程序，在每个工作周期中根据变量的变化执行不同的流程。
其中【耗材附加状态值】包括未附加、已附加两种状态。该变量为本次判断的输出结果值。程序初始化时或者开盖动作后赋值为：未附加。
需要注意的是，在本实施例中，每次开盖后要将附加状态归为未附加，再盒盖后重新进行耗材的附加检测，因为发生开盖就可能产生耗材拿取/放置动作。
其中【附加检测过程状态值】包括未开始、第一目标已下发、第二目标已下发、检测完成四种状态。该变量用作耗材附加检测过程中的流程控制的状态机。程序初始化时或者开盖动作后赋值为：未开始。
以下内容为根据流程的主要步骤进行说明：
流程一：
如图4所示，步骤1【合盖信号是否变化】->是：合盖信号是指在耗材驱动机构之上的外盖是否闭合的霍尔信号，是一个值为0，1的开关量，0表示外盖打开，1表示外盖合上。因为手术机器人要求必要合盖后才能进行手术控制动作，需要耗材的更换或者附加时，需要打开外盖。因此耗材到位检测设计在合盖信号到来之时。
步骤2【合盖信号是否从0变为1】->是，说明需要开始进行耗材附加检测动作。
步骤3【获取并记录从动轮当前位置Ps0】记录从动轮的当前位置，用于和动作后的目标位置进行比较，若在设定的目标误差范围内，则符合预期。该值来自读取的从动轮输出轴位置的磁旋转编码器值。
步骤4【使用主动轮数据计算第一动作目标位置】获取主动轮处磁旋转编码器值，乘以传递比例关系后，得到位置值后，减去目标增量10mm,得到第一动作目标位置。（注意：减的原因是此时耗材末段应处于人体血管内，且没有伸出外层导管的某个位置，用后退的方法不会因为检测过程而产生没必要的风险）。
步骤5【将第一动作目标下发给耗材推进电机】将目标值发给电机驱动机构，由电机驱动机构完成推进动作到目标位置。
步骤6【令附加检测结果状态值=第一目标已下发】表示耗材到位检测的第一步已经完成。
步骤7【结束】本次检测周期完成。
流程二：
如图5所示，步骤1【合盖信号是否变化】->否：没有合盖信号变化时，需要监控耗材到位检测动作的执行情况
步骤2【附加检测过程状态值=第一目标值】->是，因为电机执行到目标位置需要时间，因此下发了命令后需要等待执行结果的上传，第一目标值执行成功后需要进行第一次结果比对并下发第二次动作。而第二目标值后可完成结果判断。
步骤3.1【是否满足读取的电机轴当前状态=到达目标，且读取的电机当前目标值=第一目标值】->是。 当电机驱动程序反馈给实时控制程序电机轴的当前数据时，会给到是否到达目标位置这一参数，同时会给到驱动模块接受到的之前下发的目标值，若这两者满足以上条件，代表第一目标位置已经到达。
步骤4【获取从动轮当前位置Ps1】读取的从动轮输出轴位置的当前磁旋转编码器值。
步骤5.1【Ps1-Ps0是否在之前预期的目标范围内】->是，将从动轮进行第一次目标动作前的值与当前位置值相减后，乘以传动比例后，转化为距离值，与第一次目标动作的10mm进行比较。其中误触允许范围为1mm,若9mm<= K * ( Ps1 - Ps0 )<= 11mm,(其中K为传动比例)，则在预期范围内。
步骤6【使用主动轮数据计算第二动作目标位置】第二目标为第一目标的返回，即从当前位置前进10mm。(注意：进行两次检测的原因是抵消到位检测相对初始位置的偏移，同时进行两次检测可提升到位检测的准确性)
步骤7【将第二目标下发给耗材推进电机】
步骤8【令附加检测过程状态值=第二目标已下发】
其中，若步骤5.1判断不在范围内，需要结束检测过程，更新耗材附加状态值=未附加，更新附加检测过程状态值=检测完成，结束。
流程三：
如图6所示，步骤1【合盖信号是否变化】->否：没有合盖信号变化时，需要监控耗材到位检测动作的执行情况
步骤2【附加检测过程状态值=第一目标值】->否，因为电机执行到目标位置需要时间，因此下发了命令后需要等待执行结果的上传，第一目标值执行成功后需要进行第一次结果比对并下发第二次动作。而第二目标值后可完成结果判断。
步骤3【附加检测过程状态值=第二目标已下发】->是，说明耗材附加检测动作已经进行到最后一步
步骤4【是否满足读取的电机轴当前状态=到达目标，且读取的电机当前目标值=第二目标值】->是。 当电机驱动程序反馈给实时控制程序电机轴的当前数据时，会给到是否到达目标位置这一参数，同时会给到驱动模块接收到的之前下发的目标值，若这两者满足以上条件，代表第二目标位置已经到达。
步骤5【获取从动轮当前位置Ps2】读取的从动轮输出轴位置的当前磁旋转编码器值。
步骤6.1【Ps2-Ps0是否接近0】->是，将从动轮进行第一次目标动作前的值与当前位置值相减后，乘以传动比例后，转化为距离值，与0进行比较。其中误触允许范围为1mm,若-1mm<= K * ( Ps2 - Ps0 )<= 1mm,(其中K为传动比例)，则在预期范围内。
步骤7【令耗材附加状态值=已附加】表示耗材到位检测完成，且耗材已附加成功。
步骤8【令附加检测过程状态值=检测完成】
其中，若步骤6.1判断不在范围内，需要结束检测过程，更新耗材附加状态值=未附加，更新附加检测过程状态值=检测完成，结束。
流程四：
如图7所示，步骤1【合盖信号是否变化】->是
步骤2【合盖信号是否从0变成1】->否，表示合盖信号发生从1变成0的跳变，代表外盖的打开动作
步骤3【令耗材附加状态值=未附加】所有开盖时都应该更新掉之前检测的附加结果，从新在再次合盖时进行耗材到位检测。
步骤4【令附加检测过程状态值=未开始】
流程结束。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种耗材到位检测系统，其特征是，包括驱动机构和检测机构，其中：
所述驱动机构包括两个并排设置的主动轮和匹配的驱动电机，每个主动轮配置有一从动轮，两个主动轮之间夹持耗材，所述耗材也设置在两个从动轮之间；
检测机构包括控制模块和检测模块，所述检测模块用于检测从动轮转动情况的位置变化；
所述控制器被配置为令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据所述检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
2.如权利要求1所述的一种耗材到位检测系统，其特征是，所述驱动机构的主动轮和从动轮均设置在壳体内，所述壳体具有一能够开合的外盖，所述壳体上设置有用于检测外盖开合的信号检测模块。
3.如权利要求2所述的一种耗材到位检测系统，其特征是，所述控制器与信号检测模块电连接，被配置为当信号检测模块检测结果由开盖状态跳变为合盖状态时触发驱动指令。
4.如权利要求1所述的一种耗材到位检测系统，其特征是，所述检测模块包括设置在从动轮输出轴位置的磁旋转编码器。
5.如权利要求4所述的一种耗材到位检测系统，其特征是，所述检测模块还包括设置在主动轮输出轴位置的磁旋转编码器。
6.一种耗材到位检测方法，其特征是，包括以下步骤：
令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离，根据检测模块的检测结果，从而判断从动轮是否跟着向后反转倒退设定距离,若是，则令主动轮向前运动设定距离,再次获取所述检测模块的检测结果，判断从动轮是否返回到初始位置，若是，则认为耗材附加到位。
7.如权利要求6所述的一种耗材到位检测方法，其特征是，之前还包括以下步骤：检测是否有合盖信号，外盖闭合时再进入耗材到位检测流程。
8.如权利要求6所述的一种耗材到位检测方法，其特征是，令驱动电机驱动主动轮向后倒退运动设定距离的具体过程包括：根据主动轮上检测模块的检测结果，记录主动轮的当前位置，用于和动作后的目标位置进行比较，若在设定的目标误差范围内，则符合预期；
获取检测值，乘以传递比例关系后，得到位置值，减去目标增量，得到第一动作目标位置；
电机驱动机构根据第一动作目标位置，完成对主动轮的推进动作，使耗材到目标位置。
9.如权利要求6所述的一种耗材到位检测方法，其特征是，令主动轮向前运动设定距离前，先检测驱动电机驱动主动轮是否到达第一动作目标位置，如果否，则等待主动轮到达第一动作目标位置。
10.如权利要求6所述的一种耗材到位检测方法，其特征是，令主动轮向前运动设定距离时，根据检测模块的检测数据，将从动轮进行第一次目标动作前的值与当前位置值相减后，乘以传动比例后，转化为距离值，与第一次目标动作的设定值进行比较，若比较结果在设定范围内，则下发控制指令，使驱动电机驱动主动轮到达第二目标位置，即从当前位置前进设定距离。
11.如权利要求6所述的一种耗材到位检测方法，其特征是，判断从动轮是否返回到初始位置前，先检测驱动电机驱动主动轮是否到达第二动作目标位置，如果否，则等待主动轮到达第二动作目标位置。
12.一种血管介入机器人系统，其特征是，包括权利要求1-5中任一项所述的系统或使用权利要求6-11中任一项所述的方法。
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