内窥镜的远程控制装置和系统的制作方法

[0001]
本发明涉及医疗技术领域，尤其是涉及内窥镜的远程控制装置和系统。


背景技术：

[0002]
医用内窥镜技术是通过人体的自然腔隙，插入带有光源及摄像头的内窥镜，医生在内镜下进行探查、取材和切除等操作。
[0003]
目前，采用内窥镜固定系统，将内窥镜固定后对人体进行相应操作，内窥镜固定系统需要人与人之间面对面的操作，不能实现远程控制，也不能实现非接触控制，用户体验差。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本发明的目的在于提供内窥镜的远程控制装置和系统，可以实现远程控制，提高用户体验。
[0005]
第一方面，本发明实施例提供了内窥镜的远程控制装置，所述装置包括：内窥镜、电动机械云台、第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和用户终端，所述内窥镜包括目镜、电荷耦合器件ccd和单片机，所述电动机械云台包括第一步进电机和主控芯片；
[0006]
所述目镜和所述ccd分别与所述单片机相连接，所述第一步进电机与所述主控芯片相连接，所述单片机通过所述第一无线通讯模块与所述用户终端相连接，所述主控芯片通过所述第二无线通讯模块与所述用户终端相连接；
[0007]
所述目镜，用于采集人体腔隙内的光学信号；
[0008]
所述ccd，用于将所述光学信号转化为电信号；
[0009]
所述单片机，用于将所述电信号转化为数字视频信号，并将所述数字视频信号通过所述第一无线通讯模块发送给所述用户终端；
[0010]
所述用户终端，用于将所述数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号，并且通过所述第二无线通讯模块向所述主控芯片发送第一控制指令信号；
[0011]
所述主控芯片，用于根据所述第一控制指令信号控制所述第一步进电机驱动所述内窥镜运动。
[0012]
进一步的，所述内窥镜还包括光源和第一电源电路；
[0013]
所述光源，与所述单片机相连接，用于接收所述单片机发送的打开指令信号，根据所述打开指令信号发出光线；
[0014]
所述第一电源电路，与所述单片机相连接，用于为所述内窥镜提供电能。
[0015]
进一步的，所述电动机械云台还包括第二电源电路；
[0016]
所述第二电源电路，与所述主控芯片相连接，用于为所述电动机械云台提供电能。
[0017]
进一步的，所述电动机械云台包括第一塔台系统、球轴关节系统和第二塔台系统，所述第一塔台系统与所述球轴关节系统相连接，所述球轴关节系统与所述第二塔台系统相连接；其中，所述第一步进电机包括第五步进电机、第六步进电机和第七步进电机。
[0018]
进一步的，所述第一塔台系统包括所述内窥镜、第一塔台和微距轨道，所述内窥镜嵌入所述第一塔台中，所述第一塔台设置于所述微距轨道上，所述第一塔台内设置有所述第五步进电机，所述第五步进电机根据所述主控芯片发送的第二控制指令信号控制所述第一塔台在所述微距轨道上做前后运动，并且带动所述内窥镜做伸缩运动。
[0019]
进一步的，所述球轴关节系统包括球轴关节和所述第六步进电机，所述第六步进电机根据所述主控芯片发送的第三控制指令信号控制所述第一塔台做球轴运动，并且带动所述内窥镜做球轴运动。
[0020]
进一步的，所述第二塔台系统包括第三电动推杆和所述第七步进电机，所述第三电动推杆控制所述球轴关节系统和所述第一塔台系统做升降运动，并且带动所述内窥镜做升降运动；所述第七步进电机根据所述主控芯片发送的第四控制指令信号控制所述第二塔台系统、所述球轴关节系统和所述第一塔台在所述梯台轨道上做水平运动，并且带动所述内窥镜做水平运动。
[0021]
第二方面，本发明实施例提供了内窥镜的远程控制系统，包括如上所述的内窥镜的远程控制装置，所述内窥镜的远程控制装置包括内窥镜、电动机械云台和用户终端，所述内窥镜设置在所述电动机械云台上；还包括梯形云台，所述梯形云台包括控制器、第二步进电机、梯台轨道、电动推杆和电动脚轮，所述电动机械云台设置在所述梯台轨道上，所述梯台轨道与所述电动推杆相连接，所述电动推杆与所述电动脚轮相连接；其中，所述第二步进电机包括第三步进电机和第四步进电机，所述第三步进电机和所述第四步进电机均设置在所述电动脚轮中；
[0022]
所述控制器，用于接收所述用户终端发送的第五控制指令信号、第六控制指令信号和第七控制指令信号，根据所述第五控制指令信号控制所述第三步进电机驱动所述电动脚轮做前后方向运动，并且带动所述梯形云台、所述电动机械云台和所述内窥镜做前后运动；
[0023]
以及根据所述第六控制指令信号控制所述第四步进电机驱动所述电动脚轮做左右方向运动，并且带动所述梯形云台、所述电动机械云台和所述内窥镜做左右运动；
[0024]
根据所述第七控制指令信号控制所述电动推杆驱动所述梯形云台做升降运动，并且带动所述电动机械云台和所述内窥镜做升降运动。
[0025]
进一步的，所述电动脚轮包括第一电动脚轮和第二电动脚轮，所述电动推杆包括第一电动推杆和第二电动推杆，所述第一电动脚轮与所述第一电动推杆相连接，所述第一电动推杆与所述梯台轨道的一端相连接；所述第二电动脚轮与所述第二电动推杆相连接，所述第二电动推杆与所述梯台轨道的另一端相连接。
[0026]
进一步的，还包括第三电源电路，与所述控制器相连接，用于为所述梯形云台提供电能。
[0027]
本发明实施例提供了内窥镜的远程控制装置和系统，包括：内窥镜、电动机械云台、第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和用户终端，内窥镜包括目镜、ccd和单片机，电动机械云台包括第一步进电机和主控芯片；目镜和ccd分别与单片机相连接，第一步进电机与主控芯片相连接，单片机通过第一无线通讯模块与用户终端相连接，主控芯片通过第二无线通讯模块与用户终端相连接；目镜用于采集人体腔隙内的光学信号；ccd用于将光学信号转化为电信号；单片机用于将电信号转化为数字视频信号，并将数字视频信号通过第一
无线通讯模块发送给用户终端；用户终端用于将数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号，并且通过第二无线通讯模块向主控芯片发送第一控制指令信号；主控芯片用于根据第一控制指令信号控制第一步进电机驱动内窥镜运动，可以实现远程控制，提高用户体验。
[0028]
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0029]
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0030]
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，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0031]
图1为本发明实施例一提供的内窥镜的远程控制装置示意图；
[0032]
图2为本发明实施例二提供的另一内窥镜的远程控制装置示意图；
[0033]
图3为本发明实施例二提供的控制信号传输示意图；
[0034]
图4为本发明实施例二提供的近程信号传输示意图；
[0035]
图5为本发明实施例二提供的远程信号传输示意图；
[0036]
图6为本发明实施例三提供的内窥镜的远程控制系统结构示意图；
[0037]
图7为本发明实施例三提供的内窥镜与电动机械云台结构示意图。
[0038]
图标：
[0039]
1-内窥镜；2-电动机械云台；3-第一无线通讯模块；4-第二无线通讯模块；5-用户终端；6-梯形云台；11-目镜；12-ccd；13-单片机；14-光源；15-第一电源电路；21-第一步进电机；22-主控芯片；23-第二电源电路；63-梯台轨道；64-电动推杆；65-电动脚轮；7-微距轨道；8-球轴关节系统；9-第二塔台系统；10-保护壳；641-第一电动推杆；642-第二电动推杆；651-第一电动脚轮；652-第二电动脚轮；16-第一塔台。
具体实施方式
[0040]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例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做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。
[0041]
为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。
[0042]
实施例一：
[0043]
图1为本发明实施例一提供的内窥镜的远程控制装置示意图。
[0044]
参照图1，该装置包括：内窥镜1、电动机械云台2、第一无线通讯模块3、第二无线通讯模块4和用户终端5，内窥镜1包括目镜11、ccd(charge-coupled device，电荷耦合器件)
12和单片机13，电动机械云台2包括第一步进电机21和主控芯片22；
[0045]
目镜11和ccd12分别与单片机13相连接，第一步进电机21与主控芯片22相连接，单片机13通过第一无线通讯模块3与用户终端5相连接，主控芯片22通过第二无线通讯模块4与用户终端5相连接；
[0046]
目镜11，用于采集人体腔隙内的光学信号；
[0047]
ccd12，用于将光学信号转化为电信号；
[0048]
单片机13，用于将电信号转化为数字视频信号，并将数字视频信号通过第一无线通讯模块3发送给用户终端5；
[0049]
用户终端5，用于将数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号，并且通过第二无线通讯模块4向主控芯片22发送第一控制指令信号；
[0050]
主控芯片22，用于根据第一控制指令信号控制第一步进电机21驱动内窥镜1运动。
[0051]
本实施例中，目镜是伸入人体腔隙内采集的光学信号，ccd将光学信号转化为电信号，ccd将电信号发送给单片机；单片机将电信号转化为数字视频信号，并将数字视频信号以视频流的实时流传输协议(rtsp)通过第一无线通讯模块发送给用户终端，用户终端将数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号；电动机械云台为具备三维运动及三轴运动的机械结构，可以承载内窥镜使其完成三维运动及三轴运动；用户终端通过第二无线通讯模块向主控芯片发送第一控制指令信号，主控芯片根据第一控制指令信号控制第一步进电机，第一步进电机产生驱动力，驱动内窥镜进行三维运动及三轴运动，然后由目镜继续采集光学信号，并重复执行上述处理过程，从而可以对内窥镜实现远程控制，不仅适用于远程医疗，还适用于偏远地区和远洋航空等模式，提高用户体验。
[0052]
实施例二：
[0053]
图2为本发明实施例二提供的另一内窥镜的远程控制装置示意图。
[0054]
参照图2，该装置包括内窥镜1、电动机械云台2、第一无线通讯模块3、第二无线通讯模块4和用户终端5，内窥镜1包括目镜11、ccd12和单片机13，电动机械云台2包括第一步进电机21和主控芯片22；内窥镜1还包括光源14和第一电源电路15，电动机械云台2还包括第二电源电路23；
[0055]
光源14，与单片机13相连接，用于接收单片机13发送的打开指令信号，根据打开指令信号发出光线；
[0056]
第一电源电路15，与单片机13相连接，用于为内窥镜1提供电能。
[0057]
第二电源电路23，与主控芯片22相连接，用于为电动机械云台2提供电能。
[0058]
其中，用户终端5为手机、平板电脑或台式电脑。
[0059]
参照如图3所示的控制信号传输示意图，用户终端包括近程控制中心和远程控制中心。第一无线通讯模块和第二无线通讯模块可以为wifi无线网络、5g无线网络和因特网络。
[0060]
内窥镜将数字视频信号发送给近程控制中心，近程控制中心对数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号；近程控制中心将第一控制指令信号发送给电动机械云台。
[0061]
参照图4，在内窥镜将数字视频信号发送给近程控制中心的过程中，以无线路由器为中枢，向下连接无线通讯模块，向上连接手机、平板电脑或台式电脑。其中，无线通讯模块
包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块。
[0062]
内窥镜还可以将数字视频信号发送给远程控制中心，远程控制中心对数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号；远程控制中心将第一控制指令信号发送给电动机械云台。
[0063]
参照图5，在内窥镜将数字视频信号发送给远程控制中心的过程中，以互联网为中枢，向下连接无线通讯模块，向上连接手机、平板电脑或台式电脑，其中，还包括5g无线网络，无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块。
[0064]
实施例三：
[0065]
图6为本发明实施例三提供的内窥镜的远程控制系统结构示意图。
[0066]
参照图6，内窥镜的远程控制系统包括内窥镜的远程控制装置，内窥镜的远程控制装置包括内窥镜、电动机械云台2和用户终端，内窥镜设置在电动机械云台2上；
[0067]
还包括梯形云台6，梯形云台6包括控制器、第二步进电机、梯台轨道63、电动推杆64和电动脚轮65，电动机械云台2设置在梯台轨道63上，梯台轨道63与电动推杆64相连接，电动推杆64与电动脚轮65相连接；第二步进电机包括第三步进电机和第四步进电机，第三步进电机和第四步进电机均设置在电动脚轮65中；
[0068]
控制器，用于接收用户终端发送的第五控制指令信号、第六控制指令信号和第七控制指令信号，根据第五控制指令信号控制第三步进电机驱动电动脚轮65做前后方向运动，并且带动梯形云台6、电动机械云台2和内窥镜做前后运动；当内窥镜做前后运动时，内窥镜的目镜11也跟随做前后运动；
[0069]
以及根据第六控制指令信号控制第四步进电机驱动电动脚轮65做左右方向运动，并且带动梯形云台6、电动机械云台2和内窥镜做左右运动；
[0070]
根据第七控制指令信号控制电动推杆64驱动梯形云台6做升降运动，并且带动电动机械云台2和内窥镜做升降运动。
[0071]
进一步的，电动脚轮65包括第一电动脚轮651和第二电动脚轮652，电动推杆64包括第一电动推杆641和第二电动推杆642，第一电动脚轮651与第一电动推杆641相连接，第一电动推杆641与梯台轨道63的一端相连接；第二电动脚轮652与第二电动推杆642相连接，第二电动推杆642与梯台轨道63的另一端相连接。
[0072]
第二步进电机包括第三步进电机和第四步进电机，第一电动脚轮651中设置有第三步进电机，第二电动脚轮652中设置有第四步进电机，通过控制第一电动脚轮651和第二电动脚轮652做前后方向运动或左右方向运动。
[0073]
参照图7，电动机械云台包括第一塔台系统、球轴关节系统8和第二塔台系统9；第一塔台系统与球轴关节系统8相连接，球轴关节系统8与第二塔台系统9相连接。其中，第一步进电机包括第五步进电机、第六步进电机和第七步进电机。第一控制指令信号包括第二控制指令信号、第三控制指令信号和第四控制指令信号；
[0074]
第一塔台系统包括内窥镜1、第一塔台16和微距轨道7；其中，内窥镜1嵌入第一塔台16中，第一塔台16设置于微距轨道7上，第一塔台16内设置有第五步进电机，第五步进电机根据主控芯片发送的第二控制指令信号控制第一塔台16在微距轨道7上做前后运动，进而带动内窥镜1做伸缩运动。
[0075]
球轴关节系统8包括球轴关节和第六步进电机，球轴关节系统8的上方与第一塔台
系统相连接，下方与第二塔台系统9相连接；第六步进电机根据主控芯片发送的第三控制指令信号控制第一塔台16做球轴运动，进而带动内窥镜1做球轴运动。
[0076]
第二塔台系统9包括第三电动推杆和第七步进电机，第三电动推杆控制其上方的球轴关节系统8和第一塔台系统做升降运动，进而带动内窥镜1做升降运动；第七步进电机根据主控芯片发送的第四控制指令信号控制第二塔台系统9、球轴关节系统8和第一塔台16在梯台轨道63上做水平运动，进而带动内窥镜1做水平运动。上述部件的外部设置有保护壳10。
[0077]
本发明实施例提供了内窥镜的远程控制装置和系统，包括：内窥镜、电动机械云台、第一无线通讯模块、第二无线通讯模块和用户终端，内窥镜包括目镜、ccd和单片机，电动机械云台包括第一步进电机和主控芯片；目镜和ccd分别与单片机相连接，第一步进电机与主控芯片相连接，单片机通过第一无线通讯模块与用户终端相连接，主控芯片通过第二无线通讯模块与用户终端相连接；目镜用于采集人体腔隙内的光学信号；ccd用于将光学信号转化为电信号；单片机用于将电信号转化为数字视频信号，并将数字视频信号通过第一无线通讯模块发送给用户终端；用户终端用于将数字视频信号进行解码，得到解码的视频信号和音频信号，并且通过第二无线通讯模块向主控芯片发送第一控制指令信号；主控芯片用于根据第一控制指令信号控制第一步进电机驱动内窥镜运动，可以实现远程控制，提高用户体验。
[0078]
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
[0079]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0080]
另外，在本发明实施例的描述中，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。
[0081]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0082]
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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0083]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述权利要求的保护范围为准。