一种机器人超声扫描控制方法、系统、设备及存储介质

本发明涉及超声扫描领域，具体涉及一种机器人超声扫描控制方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

目前，在机器人超声辅助扫描过程中，很多超声图像的采集仍然由医生反复控制机器人末端探头，根据超声仪上显示的超声图像，反复运动，这样对医生的工作量同样造成了负担，以及容易引起职业病，另外，超声图像的成像质量不高，严重影响了病情的诊治。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种机器人超声扫描控制方法、系统、设备及存储介质，基于超声图像伺服的机器人扫描控制能利用自身的高准确性、高灵敏度、可操作性，能获取高清晰的超声图像，为患者提供精准的诊断结果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种机器人超声扫描控制方法，利用内部集成有超声成像仪的工控机控制末端安装有超声探头的协作机器人运动，使所述协作机器人驱动所述超声探头扫描；其中，所述超声探头扫描获取的超声信息发送至所述超声成像仪，并经所述超声成像仪处理成超声图像并显示；所述超声扫描控制方法包括以下步骤，

s1，根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头的期望速度xe；

s2，根据所述期望速度计算出所述协作机器人的期望关节速度

s3，将所述期望关节速度反馈给所述工控机，利用所述工控机控制所述协作机器人运动，使所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，并返回至所述s1，且循环执行所述s1至s3，直至所述实际超声图像特征si与所述期望超声图像特征sd之差在预设范围内时，判定所述超声探头完成扫描任务，并结束扫描。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种机器人超声扫描控制系统。

一种机器人超声扫描控制系统，所述超声扫描控制系统应用于利用内部集成有超声成像仪的工控机控制末端安装有超声探头的协作机器人运动，使所述协作机器人驱动所述超声探头扫描；其中，所述超声探头扫描获取的超声信息发送至所述超声成像仪，并经所述超声成像仪处理成超声图像并显示；所述超声扫描控制系统包括以下模块；

期望速度计算模块，其用于根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头的期望速度

期望关节速度计算模块，其用于根据所述期望速度计算出所述协作机器人的期望关节速度

控制模块，其用于将所述期望关节速度反馈给所述工控机，利用所述工控机控制所述协作机器人运动，使所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，直至所述超声探头完成扫描任务。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种机器人超声扫描控制设备。

一种机器人超声扫描控制设备，包括内部集成有超声成像仪的工控机，还包括末端安装有超声探头的协作机器人，所述工控机与所述协作机器人电连接；

所述工控机用于控制所述协作机器人运动；

所述协作机器人用于驱动所述超声探头扫描；

所述超声探头用于在扫描的过程中获取超声信息；

所述超声成像仪用于将所述超声信息处理成超声图像并显示；

所述工控机具体用于，根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头的期望速度根据所述期望速度计算出所述协作机器人的期望关节速度控制所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，直至所述超声探头完成扫描任务。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种存储介质。

一种存储介质，包括存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时实现如上述所述的机器人超声扫描控制方法。

本发明的有益效果是：在本发明一种机器人超声扫描控制方法、系统、设备及存储介质中，基于超声图像伺服的机器人扫描控制能利用自身的高准确性、高灵敏度、可操作性，能获取高清晰的超声图像，为患者提供精准的诊断结果。

附图说明

图1为本发明一种机器人超声扫描控制方法的流程图；

图2为本发明一种机器人超声扫描控制方法的原理图；

图3为本发明一种机器人超声扫描控制系统的结构框图；

图4为本发明一种机器人超声扫描控制设备的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、超声成像仪，2、工控机，3、关节，4、超声探头，5、协作机器人。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种机器人超声扫描控制方法，利用内部集成有超声成像仪的工控机控制末端安装有超声探头的协作机器人运动(具体的，超声探头安装在协作机器人的关节的末端)，使所述协作机器人驱动所述超声探头扫描；其中，所述超声探头扫描获取的超声信息发送至所述超声成像仪，并经所述超声成像仪处理成超声图像并显示；所述超声扫描控制方法包括以下步骤，

s1，根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头的期望速度

s2，根据所述期望速度计算出所述协作机器人的期望关节速度

s3，将所述期望关节速度反馈给所述工控机，利用所述工控机控制所述协作机器人运动，使所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，并返回至所述s1，且循环执行所述s1至所述s3，直至所述实际超声图像特征si与所述期望超声图像特征sd之差在预设范围内时，判定所述超声探头完成扫描任务，并结束扫描。

图2为本发明一种机器人超声扫描控制方法的原理图，下面结合图2对s1-s3进行详细说明，如图2所示：

将所述期望超声图像特征sd与所述实际超声图像特征si作差处理，得到超声图像特征偏差，并对所述超声图像特征偏差进行比例调节，得到第一中间值；所述第一中间值表示为kp(sd-si)；其中，kp为比例调节中的比例常数，sd-si为所述超声图像特征偏差。

将所述实际超声图像特征si对时间进行微分调节，得到第二中间值；所述第二中间值表示为其中，kd为微分调节中的微分常数，为所述实际超声图像特征si随时间的变化率，即实际超声图像特征变化速度，且

将所述第二中间值与所述第一中间值作差处理，得到第三中间值。

根据图像雅可比和所述第三中间值计算出所述期望速度所述超声探头的期望速度表示为，其中，ji为所述图像雅可比，且代表实数域，k代表所述实际超声图像特征si的维数。

基于所述期望速度与所述期望关节速度之间的关系，并根据所述期望速度计算出所述期望关节速度其中，所述期望速度与所述期望关节速度之间的关系表示为jr为机器人雅可比，且代表实数域，n代表所述协作机器人的关节数目。

将所述期望关节速度反馈给所述工控机，利用所述工控机控制所述协作机器人运动，使所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，所述超声探头扫描获取的超声信息发送至所述超声成像仪，并经所述超声成像仪处理成超声图像并显示，对所述超声成像仪显示的超声图像进行图像特征提取，获得所述实际超声图像特征si，至此构成循环，实现pd调节控制。

在本具体实施例中，所述实际超声图像特征变化速度与所述期望速度之间的关系为

在本实施例中，采用图像处理算法(opencv的库)对所述超声成像仪实时显示的实际超声图像进行特征提取，得到所述实际超声图像特征si。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种机器人超声扫描控制系统。

如图3所示，一种机器人超声扫描控制系统，所述超声扫描控制系统应用于利用内部集成有超声成像仪的工控机控制末端安装有超声探头的协作机器人运动，使所述协作机器人驱动所述超声探头扫描；其中，所述超声探头扫描获取的超声信息发送至所述超声成像仪，并经所述超声成像仪处理成超声图像并显示；所述超声扫描控制系统包括以下模块；

期望速度计算模块，其用于根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头的期望速度

期望关节速度计算模块，其用于根据所述期望速度计算出所述协作机器人的期望关节速度

控制模块，其用于将所述期望关节速度反馈给所述工控机，利用所述工控机控制所述协作机器人运动，使所述协作机器人以所述期望关节速度驱动所述超声探头扫描，直至所述超声探头完成扫描任务。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种机器人超声扫描控制设备。

如图4所示，一种机器人超声扫描控制设备，包括内部集成有超声成像仪1的工控机2，还包括末端安装有超声探头4的协作机器人5，具体的，超声探头4安装在协作机器人5的关节3的末端，所述工控机2与所述协作机器人5电连接，另外，超声成像仪1与工控机2电连接，超声成像仪1还与超声探头4电连接；

所述工控机2用于控制所述协作机器人5运动；

所述协作机器人5用于驱动所述超声探头4扫描；

所述超声探头4用于在扫描的过程中获取超声信息；

所述超声成像仪1用于将所述超声信息处理成超声图像并显示；

所述工控机2具体用于，根据预先设置的期望超声图像特征sd和所述超声成像仪1实时显示的实际超声图像的实际超声图像特征si，计算出所述超声探头4的期望速度根据所述期望速度计算出所述协作机器人5的期望关节速度控制所述协作机器人5以所述期望关节速度驱动所述超声探头4扫描，直至所述实际超声图像特征si与所述期望超声图像特征sd之差在预设范围内时，判定所述超声探头4完成扫描任务，并结束扫描。

本发明一种机器人超声扫描控制设备具有结构合理,性能可靠，超声成像质量高等优点。

基于上述一种机器人超声扫描控制方法，本发明还提供一种存储介质。

一种存储介质，包括存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时实现如上述所述的机器人超声扫描控制方法。

在本发明一种机器人超声扫描控制方法、系统、设备及存储介质中，基于超声图像伺服的机器人扫描控制能利用自身的高准确性、高灵敏度、可操作性，能获取高清晰的超声图像，为患者提供精准的诊断结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。