本實用新型屬于醫(yī)療機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及到用于手術(shù)治療中的一種基于六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置。

背景技術(shù)：

目前，醫(yī)療電子機械設(shè)備的發(fā)展對先進治療技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的幫助，但是在某些治療方式中還有很大的改進空間。例如在針對腫瘤的治療技術(shù)方面，放射治療法是一種最為有效的治療手段之一，在醫(yī)生對病人進行放射治療時，一般需要將病人先從病床上轉(zhuǎn)移到手推車后再運送至放射治療室，再將其送上放射治療床板上，最后啟動設(shè)備通過治療床將病人送達治療儀（放射治療加速器）下的指定位置進行放療。然而現(xiàn)有的放射治療床裝置大多都是一個距離放射主機較近，只能在一個較小范圍內(nèi)實現(xiàn)水平或縱向移動的長方體，故在進行傳送病人時，會出現(xiàn)空間狹小影響醫(yī)務(wù)人員操作等情況。例如中國專利CN 102872541 A公開的一種放射治療床裝置，利用智能機械臂將病人連同治療床面放置到加速器室內(nèi)預(yù)定的治療位置，并采用視覺跟蹤系統(tǒng)可以保證病人定位的精度，在一定的情況上解決了影響醫(yī)生站位的問題，提高了工作效率和昂貴加速器使用效率。但該方案在一些特殊環(huán)境下，特別是在治療床傳送過程中由于放射治療室的空間有限而容易造成機械臂與四周環(huán)境碰撞或機械臂和床板間相撞的情況，從而給病人帶來嚴重的影響，有進一步改進的必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在解決上述問題，提出了一種基于六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置，在進行病人運載傳送時可以很好的解決傳送空間不足、傳送時防止發(fā)生碰撞事故等問題，且工作效率高、定位精確、操作簡便。

為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置。包括：

一個六自由度工業(yè)機器人，承載病人的治療床板，治療床控制系統(tǒng)。

所述六自由度工業(yè)機器人的外圍安裝有防觸碰保護罩；所述承載病人的治療床板邊沿設(shè)置有防碰撞傳感器；所述治療床控制系統(tǒng)包括：治療床控制器、人機交互系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制柜。

本實用新型設(shè)計了，所述六自由度工業(yè)機器人安裝于一根固定滑動導(dǎo)軌上，六自由度工業(yè)機械臂的外圍都安裝有防觸碰保護罩；組成所述六自由度工業(yè)機器人的底座機械臂的外圍安裝有第一防觸碰保護罩；腰部機械臂的外圍安裝有第二防觸碰保護罩；大臂機械臂的外圍安裝有第三防觸碰保護罩；小臂機械臂的外圍安裝有第四防觸碰保護罩；其腕部兩根機械臂的外圍分別安裝有第五防觸碰保護罩和第六防觸碰保護罩；組成所述六自由度工業(yè)機器人的每個機械臂表面以均布的方式安裝有支撐彈簧，每個支撐彈簧的一端與機械臂相連，另一端與防觸碰保護罩相連，且在每個支撐彈簧與機械臂連接的位置處都設(shè)置有電子開關(guān)器件，用于檢測防觸碰保護罩是否被觸及，從而對機械臂進行防碰撞保護。

本實用新型設(shè)計了，所述承載病人的治療床板的床板邊沿均布有防碰撞傳感器，防碰撞傳感器連線通過位于床板邊沿凹槽內(nèi)的排線盒固定于床板四周。

本實用新型設(shè)計了，所述治療床控制系統(tǒng)，考慮到目前工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)的功能比較成熟，控制系統(tǒng)硬件和配套軟件相對完善，故治療床控制系統(tǒng)硬件包括有：治療床控制器、人機交互系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制柜；所述治療床控制器通過工業(yè)總線與工業(yè)機器人控制柜進行通訊連接，并留有與外界其他控制系統(tǒng)連接的通訊接口，用于實現(xiàn)治療床的外部控制，提高了治療床控制系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，且成本較低，可擴展性和靈活性較高。

本實用新型設(shè)計了，所述治療床控制系統(tǒng)軟件包括有：信息采集模塊、自動控制模塊、手動控制模塊、復(fù)位控制模塊、顯示報警模塊；所述信息采集模塊能即時采集到治療過程中治療床的運行狀況信息，并傳送給治療床控制器；所述自動控制模塊具有運動軌跡自動修復(fù)功能，能快速排除故障；操作人員可在手動控制模塊下對治療床進行前后、左右、上下、俯仰、旋轉(zhuǎn)的運動控制；所述復(fù)位控制模塊設(shè)置有一鍵復(fù)位按鍵，能快速準確地將治療床返回到初始位置；所述顯示報警模塊設(shè)置有顯示器、揚聲器和報警燈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

通過使用安裝于滑動導(dǎo)軌上的六自由度工業(yè)機械臂的治療床將病人運送至手術(shù)治療指定的治療點，解決了運行空間小、影響醫(yī)務(wù)人員操作的問題，同時機械臂防觸碰保護罩和設(shè)置于床板邊沿的防碰撞傳感器，對治療的整個運送過程起到了良好的實時保護作用。其運行系統(tǒng)為具有實時監(jiān)控保護功能的治療床控制系統(tǒng)，通過治療床控制器與工業(yè)機器人控制柜實現(xiàn)信息交換，充分地利用了工業(yè)機器人控制柜優(yōu)良的運動控制性能從而間接地對六自由度工業(yè)機械臂治療床進行控制，具有較高的定位精度。該六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置結(jié)構(gòu)緊湊、可擴展性強，具有運動控制精度高、運行安全平穩(wěn)的優(yōu)勢，能在最小空間內(nèi)實現(xiàn)最大化的性能，大大地提高了手術(shù)治療的工作效率和安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型中所述六自由度工業(yè)機器人1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型中所述六自由度工業(yè)機械臂治療床的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型中所述底座機械臂第一防觸碰保護罩的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型中的六自由度工業(yè)機械臂治療床初始位置1示意圖。

圖5是本實用新型中的六自由度工業(yè)機械臂治療床初始位置2示意圖。

圖6是本實用新型中的承載病人的放射治療床板的示意圖。

圖7是本實用新型中的承載病人的放射治療床板床腳處的局部放大示意圖。

圖8是本實用新型中的治療床控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本實用新型中的具有實時監(jiān)控保護的控制系統(tǒng)軟件模塊圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案做進一步詳細、清楚地描述。

實施例一，

如圖1至圖9所示，一種基于六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置，包括：

一個六自由度工業(yè)機器人1，承載病人的放療床板2，治療床控制系統(tǒng)3。

如圖1所述，所述六自由度工業(yè)機器人1的底座機械臂11安裝于一根位于放射治療加速器下的固定滑動導(dǎo)軌4上，增大了治療床可達空間。

如圖2所述，所述組成六自由度工業(yè)機器人1的底座機械臂11的外圍安裝有第一防觸碰保護罩21；腰部機械臂12的外圍安裝有第二防觸碰保護罩22；大臂機械臂13的外圍安裝有第三防觸碰保護罩23；小臂機械臂14的外圍安裝有第四防觸碰保護罩24；腕部兩根機械臂15、16的外圍分別安裝有第五防觸碰保護罩25和第六防觸碰保護罩26。

如圖3所示，所述底座機械臂11表面以均布的方式安裝有支撐彈簧9，支撐彈簧9的一端與底座機械臂11相連接，另一端與第一防觸碰保護罩21相連接，并且在每個支撐彈簧9與底座機械臂11連接的位置處都設(shè)置有電子開關(guān)器件8與信息采集模塊131連接，當治療床運動過程中所述第一防觸碰保護罩21發(fā)生觸碰時，傳感器開關(guān)8發(fā)出響應(yīng)，所述六自由度工業(yè)機械臂治療床將自動停止運行，并發(fā)出預(yù)警等待修復(fù)，起到實時保護作用，所述其他各機械臂的防觸碰保護罩的安裝方式與此相同。

如圖6所示，所述承載病人的治療床板2的對角線中心位置與六自由度工業(yè)機器人1的腕部機械臂16連接，且設(shè)置有中心定位裝置150與信息采集模塊131連接，及時傳輸治療床板的當前位置信息。

如圖6所示，所述承載病人的治療床板2的床板邊沿均布有防碰傳感器7，所用防碰撞傳感器7為超聲波傳感器（包括：第一超聲波傳感器7-1、第二超聲波傳感器7-2、第三超聲波傳感器7-3、第四超聲波傳感器7-4、第五超聲波傳感器7-5、第六超聲波傳感器7-6、第七超聲波傳感器7-7、第八超聲波傳感器7-8、第九超聲波傳感器7-9）都與信息采集模塊131連接，可及時收集到治療床板與四周環(huán)境的位置狀況，配以分別安裝于治療室內(nèi)相對的墻角處的兩個CCD攝像頭對治療床的運動狀況進行監(jiān)控，保證治療床板運行過程中的安全性。

如圖7所示，所述承載病人的治療床板2的邊沿設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)安裝排線盒6將防碰撞傳感器7的連接線固定于床板四周，起到既美觀又避免了治療時出現(xiàn)照射陰影的效果。

如圖8所示，所述治療床控制系統(tǒng)3硬件包括有：治療床控制器31、人機交互系統(tǒng)32、工業(yè)機器人控制柜33；所述治療床控制器31通過基于以太網(wǎng)TCP/IP工業(yè)總線與工業(yè)機器人控制柜33進行通訊連接，并留有與外界其他控制系統(tǒng)連接的通訊接口，用于實現(xiàn)治療床的外部控制；通過外接的計算機系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)32進行操作編程向治療床控制31傳達操作信息，進而向工業(yè)機器人控制柜33發(fā)送控制信息，最終向六自由度工業(yè)機器人1發(fā)送控制指令，并及時對六自由度工業(yè)機器人1的運行位置信息和移動數(shù)據(jù)進行采集，反饋顯示于人機交互系統(tǒng)32的顯示器上，實現(xiàn)了實時操控，提高了治療床控制系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，且成本較低，可擴展性和靈活性較高，完全能夠滿足此種基于六自由度工業(yè)機械臂的治療床的運行要求。

如圖9所示，所述治療床控制系統(tǒng)3軟件包括有：信息采集模塊131、自動控制模塊132、手動控制模塊133、復(fù)位控制模塊134、顯示報警模塊135；所述信息采集模塊131能即時采集到治療過程中治療床的運行狀況信息、位置信息、傳感器反饋的信息、CCD攝像頭圖像信息等、傳送給治療床控制器31，顯示于人機交互系統(tǒng)觸摸屏中；所述自動控制模塊132具有運動軌跡自動修復(fù)功能，能快速排除故障，當治療床在運行時突然出現(xiàn)碰撞情況，傳感器立即響應(yīng)停止治療床的移動，自動控制模塊快速運行識別發(fā)生碰撞的過程，緩慢執(zhí)行逆運動分離碰撞，重新規(guī)劃自動修復(fù)運行路線；或通過操作人員可在手動控制模塊133下對治療床進行前后、左右、上下、俯仰、旋轉(zhuǎn)的運動控制，可將治療床運行到預(yù)想的位置，通過改變治療床的位置、角度達到一個最理想的治療效果；所述復(fù)位控制模塊134設(shè)置有一鍵復(fù)位按鍵，治療床的初始位置根據(jù)病人的病情狀況設(shè)置平躺和站立式兩種上床模式，通過一件復(fù)位按鍵能快速準確地將治療床返回到想要的初始位置下；所述顯示報警模塊135設(shè)置有顯示器、揚聲器和報警燈，當治療床在發(fā)生碰撞時可以通過三種方式及時地提醒操作人員有緊急情況發(fā)生，能更好的引起操作人員的注意，將誤操作的可能減小到最低。

采用本技術(shù)方案所具有的優(yōu)點為：通過使用安裝于滑動導(dǎo)軌上的六自由度工業(yè)機械臂的治療床將病人運送至放射手術(shù)治療指定的治療點，解決了運行空間小、影響醫(yī)務(wù)人員操作的問題，同時機械臂防觸保護罩和設(shè)置于床板邊沿的防碰撞傳感器，對放療的整個運送過程起到了良好的實時保護作用。其運行系統(tǒng)為具有實時監(jiān)控保護功能的治療床控制系統(tǒng)，通過治療床控制器與工業(yè)機器人控制柜實現(xiàn)信息交換，充分地利用了工業(yè)機器人控制柜優(yōu)良的運動控制性能從而間接地對六自由度工業(yè)機械臂進行控制，并且所有的控制操作和治療床板的運行狀況、信息參數(shù)都可以通過人機交互系統(tǒng)的觸摸屏進行實現(xiàn)和反饋，具有外觀簡潔而美觀，功能強大而完善等特點。該六自由度工業(yè)機械臂的治療床控制裝置結(jié)構(gòu)緊湊、可擴展性強，具有運動控制精度高、運行安全平穩(wěn)的優(yōu)勢，能在最小空間內(nèi)實現(xiàn)最大化的性能，大大地提高了手術(shù)治療的工作效率和安全性。