皮肤激光治疗辅助机器人及其辅助方法_2

文档序号:9533895阅读:来源:国知局
激光探头与治疗点恒定的距离;
7)通过视觉识别与控制系统获得重构的待治疗区域的曲面信息和治疗要求,初步设定治疗仪激光探头的运动轨迹;同时根据测距装置实时测定激光探头与治疗点的距离信息,及时做出位置调整;所述测距装置为了提高测距精度可以选用至少一个测距仪对同一位置进行测距,取其平均值作为测量值;本发明优选两个相位式激光测距仪进行测距,取两者平均值作为最终测量值;
8)为了提高皮肤激光治疗仪辅助机器人的安全性,在治疗仪激光探头前端设置安全装置;所述安全装置为电容式传感器、压阻式传感器的一种或两种的混合使用;本发明优选压阻式传感器作为安全装置传感器,当其接触到人体皮肤并存在一定接触压力时,如果该压力超过限定值,它将信息传递至计算机,从而控制精确定位移动机器人的急停;可以有效地避免设备及治疗仪激光探头在运动过程中对人体造成意外伤害;
9)作为另一种多自由度机械臂式移动机器人,通过特定的算法,对多自由度机械臂式移动机器人的末端执行装置的运动轨迹进行规划,通过末端执行装置驱动治疗仪激光探头的运动;机械臂起始端与支座采用导轨连接;
10)在进行皮肤治疗过程中,若患者有多处不同部位需要治疗,可采用至少两个多自由度机械臂式移动机器人对其同时进行治疗,有效地的提高了治疗效率。
[0018]本发明的皮肤激光治疗辅助机器人,通过精确定位移动机器人驱动治疗仪激光探头运动,取代人工操作皮肤激光治疗仪,具有自动化程度高、定位、运动精准等优势,有益于减少人工劳动强度和人工操作误差。采用视觉识别与控制系统代替人眼识别,并对待治疗区域进行图像重构,有利于提高待治疗区域的边界识别精度,以及尽可能保证激光探头的光路与治疗点的法矢重合;从而既可以避免激光照射对健康皮肤的伤害,又保证了皮肤激光治疗的疗效。皮肤激光治疗辅助机器人的测距装置实时测定治疗仪激光探头与治疗点的距离,并实时反馈至龙门式移动机器人的控制系统,使之及时作出位置调整,维持治疗仪激光探头与治疗点的距离恒定;进一步保障了激光治疗效果。皮肤激光治疗辅助机器人设置了安全传感器装置,避免了设备及治疗仪激光探头对人体造成意外伤害。
[0019]应当清楚的是,本发明的皮肤激光治疗辅助机器人具有通用性,同时可作为其它激光治疗仪的辅助机器人。
[0020]本发明有益效果:
1、本发明的皮肤激光治疗辅助机器人,通过精确定位移动机器人作为载体,驱动皮肤激光治疗仪激光探头的运动,取代了人工手动操作,有效地提高了激光探头运动的准确性和高效性,同时减少了劳动强度。
[0021]2、本发明的皮肤激光治疗辅助机器人配置了视觉识别与控制系统和测距装置,保证激光探头与待治疗点的垂直性和距离恒定的,有利于提高治疗效果。另外,视觉识别控制系统自动识别病变区域的边界信息,有利于提高对病变组织区域的识别精度和效率,有利于降低激光照射健康皮肤造成伤害的几率。
[0022]3、本发明配置了安全装置,避免皮肤激光治疗辅助机器人的运转过程中,其部件对人体造成伤害。
【附图说明】
[0023]图1是龙门式移动机器人结构示意图;
图2是治疗仪激光探头示意图;
图3是多自由度机械臂式移动机器人结构示意图;
图4是本发明皮肤激光治疗辅助机器人工作流程图;
图5是皮肤激光治疗辅助机器人与病床连接示意图;
图6是皮肤激光治疗辅助机器人工作状态示意图。
[0024]附图标注说明:
1-步进电机,2-底座,3-导柱,4-滚珠丝杠,5-导轨尾座,61-开关,62-测距装置,63-治疗仪激光探头,64-安全装置,65-CM0S探头,7-龙门式移动机器人,81-基座,82-导轨滑台,83-机械臂,84-CM0S探头,85-治疗仪激光探头,86-测距仪,9-病床。
【具体实施方式】
[0025]参见图1~图6,本发明的皮肤激光治疗辅助机器人,包括精确定位移动机器人、治疗仪激光探头、视觉识别与控制系统、测距装置和安全装置;所述的治疗仪激光探头安装于精确定位移动机器人的机械臂末位前端,测距装置安装于治疗仪激光探头的侧面,视觉识别与控制系统的CMOS探头安装于治疗仪激光探头的另一侧面,安全装置安装于治疗仪激光探头前端;测距装置输出的测量值和安全装置输出的传感信号都连接至视觉识别与控制系统的输入端,而视觉识别与控制系统的输出端连接并控制精确定位移动机器人。
[0026]上述精确定位移动机器人采用多自由度机械臂式移动机器人或龙门式移动机器人;本发明优选龙门式移动机器人。
[0027]上述视觉识别与控制系统,包括CMOS探头、图像采集卡和电子计算机,CMOS探头采集治疗区域的图像和边界位置信息,电子计算机对CMOS探头所采集的信息进行处理和存储,CMOS探头通过图像采集卡与电子计算机相连。
[0028]上述测距装置采用激光测距仪、超声波测距仪、电容式测距仪、红外测距仪的一种或多种混合使用。
[0029]上述安全装置为电容式传感器、压阻式传感器的一种或两种使用;本发明优选压阻式传感器作为安全装置传感器。当电容式传感器或压阻式传感器接触到人体皮肤并存在一定接触压力时,传感器将信息传递至电子计算机,从而控制精确定位移动机器人的急停。
[0030]上述龙门式移动机器人与病床采用导轨式连接,龙门式移动机器人沿着导轨自由滑动,龙门式移动机器人由XYZ轴移动平台及绕X轴和Y轴旋转的机械臂组成;机械臂的动作通过数字控制技术由五轴插补联动实现;所述的XYZ轴移动平台能沿着X、Y、Z轴移动,XYZ轴移动平台由底座、滑台、滚珠丝杠、导柱、步进电机组成,XYZ轴移动平台的直线运动由混合式精密步进电机驱动滚珠丝杠、滚珠丝杠再驱动XYZ轴移动平台来实现,连接于XYZ轴移动平台上的机械臂绕X轴和Y轴旋转均由步进电机驱动,上述混合式精密步进电机和步进电机均由电子计算机输出控制。
[0031 ] 一种皮肤激光治疗辅助机器人的辅助方法,包括:
1)所述皮肤激光治疗辅助机器人,包括精确定位移动机机器人、治疗仪激光探头、视觉识别与控制系统、测距装置和安全装置;所述的治疗仪激光探头安装于精确定位移动机器人的机械臂末位前端,测距装置安装于治疗仪激光探头的侧面,视觉识别与控制系统的CMOS探头安装于治疗仪激光探头的另一侧面,安全装置安装于治疗仪激光探头的前端;测距装置输出的测量值和安全装置输出的传感信号都连接至视觉识别与控制系统的输入端,而视觉识别与控制系统的输出端连接并控制精确定位移动机器人;
2)所述精确定位移动机器人采用多自由度机械臂式移动机器人或龙门式移动机器人,本发明优选龙门式移动机器人,龙门式移动机器人与病床采用导轨式连接,龙门式移动机器人可沿着导轨自由滑动;人工通过肉眼对治疗区域进行初步定位,然后将龙门式移动机器人移动至相应位置,有益于提高定位效率;
3)龙门式移动机器人配置的视觉识别与控制系统,包括CMOS探头、图像采集卡、电子计算机;其中CMOS探头置于治疗仪激光探头的侧面,CMOS探头用于获取待治疗区域的图像和边界位置信息,电子计算机用于对CMOS探头所采集的信息进行处理和存储;CM0S探头通过图像采集卡与计算机相连;
4)准确获得待治疗的区域边界信息,视觉识别与控制系统基于图像灰度信息自由曲面图像重构技术,根据CMOS探头采集的图像,对待治疗区域的曲面进行组织重构,获得待治疗区域的准确边界信息和曲面上任意点的位置信息;视觉识别与控制系统对待治疗区域的边界信息的准确提取,有效地避免激光照射对健康的伤害;
5)为了使得激光探头的光路与待治疗靶部位的法矢重合,以保证较好的治疗效果;视觉识别与控制系统,通过CMOS探头获取待治疗点和相邻不同两点的位置信息,通过电子计算机处理获得治疗点与相邻两点构成微小平面的法矢位置信息,并自动存储该法矢位置信息;计算机通过五轴联动控制卡控制精确定位移动机器人的运动,驱动治疗仪激光探头运动,使得治疗仪激光探头的光路与该法矢重合;
6)激光对皮肤治疗的效果很大程度取决于治疗仪激光探头与治疗点的距离。为了保证较好的治疗效果,需维持激光探头与治疗点恒定的距离;
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