一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统及其注射方法技术方案

本发明专利技术有关于一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统包括工业控制器、3D传感器、机械臂、注射针、液体流动感应器、注射口、注药管以及转换装置，其中：所述注射口一端与滞留针连接，另一端与注射针衔接；所述的注射口与注射针衔接的封口处封盖有易穿透且有弹性的封膜；所述液体流动感应器固定在机械臂末端，且该液体流动感应器上端与药管连接；下端与注射针连接；所述注药管与转换装置连接，该装换装置有多个注药口；所述传感器装在机械臂末关节端；所述3D传感器、机械臂、注射针以及液体流动感应器均与工业控制器连接；所述机械臂具有预设的移动路径。

An Automatic Intravenous Injection System Based on 3D Visual Guidance and Its Injection Method

The invention relates to an automatic intravenous injection system based on 3D vision guidance, which comprises an industrial controller, a 3D sensor, a mechanical arm, an injection needle, a liquid flow sensor, an injection port, an injection tube and a conversion device, in which one end of the injection port is connected with a retaining needle and the other end is connected with an injection needle, and the sealing part of the injection port and the injection needle is easy to penetrate and cover. Elastic sealing film; the liquid flow sensor is fixed at the end of the manipulator, and the upper end of the liquid flow sensor is connected with the cartridge tube; the lower end is connected with the injection needle; the injection tube is connected with the conversion device, which has multiple injection ports; the sensor is installed at the end joint of the manipulator; the 3D sensor, the mechanical arm, the injection needle and the liquid flow sensor are all connected with the cartridge tube. The industrial controller is connected; the manipulator has a preset moving path.

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统及其注射方法
本专利技术涉及医疗机器人
，具体是涉及一种由机器人操作的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统及其注射方法。
技术介绍
在医学领域中，机器人的使用大大提高了医疗的效果，在医疗中占据着重要的位置。一般而言，大多数的手术机器人都需要医生的远程操控进行手术，在手术机器人辅助下的外科手术的常见场景中，医生在远离病人的位置操作机器人的主端，按照主从操作的控制模式，以此来控制从端机器人的外科器械在手术部位的运动。在现有技术中，机器人可以辅助医生进行手术操作，但还无法完全解脱医生的工作，其中，对于大量的注射类的操作，还需要医生人为操作，无法减轻医生的工作量。因此需要一种机器人，在注射药物方面，可以完全代替医生进行注射。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，使其通过机器人的3D视觉定位到患者身体上的注射口，利用特制的注射装置将药物自动注射到患者体内，。实现机器人可以代替医生实行注射药物的工作，减轻医生的工作量，也可避免辐射及感染环境的辐射与感染。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，包括工业控制器1、3D传感器2、机械臂3、注射针4、液体流动感应器5、注射口6、注药管8、固定支架9以及转换装置10，其中：所述注射口6一端与滞留针连接，另一端与注射针4衔接；所述的注射口6与注射针4衔接的封口处封盖有易穿透且有弹性的封膜；所述液体流动感应器5固定在机械臂3末端，且该液体流动感应器5上端与药管8连接；下端与注射针4连接；所述注药管8与转换装置10连接，该装换装置10有多个注药口；所述3D传感器2装在机械臂3末关节端；所述3D传感器2、机械臂3、注射针4以及液体流动感应器5均与工业控制器1连接；所述机械臂3具有预设的移动路径；所述固定支架9可拆卸固定在病床的横栏上，且其上设有用于夹持注射口6的夹持件。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述3D传感器2为由相机和激光线组成的双目立体扫描传感器。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述机械臂3的固定底座上在机械臂活动的范围内设置有用于注射针插入的消毒管7。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述注射针4内具有控制液体单向流出的阀门，该阀门的开关状态由工业控制器1的视觉系统控制。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述注药管8上有调节液体流速的开关和液体槽。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述的转换装置10包括5个液体流动感应器和一个液体储存盒,其中每个液体流动感应器入口均与一个药瓶连接,出口均与液体储存盒连接,该液体储存盒底部设有与注药管8连接的输送管；工业控制器接收所述5个液体流动感应器的感应信息，并控制5个液体流动感应器的阀门开关状态。前述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其中所述的所述固定支架包括通过螺栓连接的上下两个半圆形卡接部件和固定在上卡接部件上用于夹持注射口的夹持部件，其中上下两个夹持部件卡在病床的横栏上。本专利技术的目的及解决其技术问题还可以采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统的注射方法，包括以下步骤：一、在病人留置针上安装注射口，将固定支架卡在病床边缘的挡架上，再将注射口朝上夹在固定支架上；二、设定机械臂的运行路径；三、将药瓶与转换装置上的注药口连接，用遥控器或者手按开始按钮控制装换装置开始流药液；用工业控制器开启机械臂，工业控制器控制机械臂通过预设路径移动到设定的扫描区域，然后视觉系统控制注射针的阀门打开3秒后关闭，同时视觉系统控制3D传感器对注射口进行激光扫描，将采集扫描到的注射口的数据信息传送至视觉系统，与视觉系统保留的注射口数据进行对比分析，精确计算出注射口的位置坐标，引导机械臂上注射针与注射口进行衔接；四、视觉系统控制注射针的阀门打开，药物缓慢注入人体内，同时感应器通过感应药物的流动判断药物是否注射结束，当注射结束时，液体流动感应器发送信号给视觉系统，视觉系统分析信号之后引导机械臂按照设定运动轨迹返回原位置状态，将注射针插入消毒管内，注射口通过具有易穿透且有弹性的封膜进行封口。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：在功能上，本专利技术同时具备定位功能和注射功能，其中定位功能：视觉系统的定位功能是由传感器的相机和激光线配合扫描视野范围内的注射口，扫描的数据传送到系统中形成3D点云图像，筛选出注射口装置的点云图像留作数据模板，之后工作中扫描的数据图像将与数据模板做对比分析，符合模板要求的将引导机械臂运行注射操作，否则将重新进行扫描。注射功能：在机器人的控制器中，可以将机器人臂运行的轨迹编写程序来设定。注射的药物由注药管注入到注射针内，注射针具有控制液体单向流出的阀门，防止药物注入后流出针外。阀门的开关由视觉系统设定控制，液体流动感应器也由视觉系统控制，视觉系统设定机械臂第一次停止运动时控制阀门的开启关闭3秒，排出注射针内的空气，此时液体流动感应器不工作，机械臂第二次停止运动时，系统控制阀门打开，液体流动感应器开始工作，注射结束，感应器发送信号，系统控制阀门关闭，同时引导机械臂返回原状态。本专利技术通过传感器的激光扫描注射口，采集注射口的扫描数据传送至视觉系统，通过分析计算，确定注射口的精准位置，发送指令至机械臂进行注射针与注射口衔接，将药物注射到人体内。本专利技术的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统是精准定位，全自动给患者注射药物，无需人员参与操作，并且适应任何环境，尤其是在有辐射感染的环境下，注射药物时本专利技术可以避免医生进入辐射感染的环境，同时也减轻了医务人员的工作量，提高了工作的效率。附图说明图1为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统的系统组成图；图2为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统3D传感器的结构示意图；图3为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统的机器臂结构示意图；图4为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统注射针结构示意图；图5为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统转换装置结构示意图；图6本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统固定支架结构示意图；图7为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统工作流程图。【主要元件符号说明】1：工业控制器2：3D传感器3：机械臂:4：注射针5：液体流动感应器6：注射口7：消毒管8：注药管9：固定支架91：上卡接部件92：下卡接部件93：:夹持部件94：床边横栏10：转换装置具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的全基于3D视觉引导的自动静脉注射系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1-4，其为本专利技术基于3D视觉引导的自动静脉注射系统的各部分结构示意图，该基于3D视觉引导的自动静脉注射系统包括：工业控制器1、3D传感器2、机械臂3、注射针4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：包括工业控制器(1)、3D传感器(2)、机械臂(3)、注射针(4)、液体流动感应器(5)、注射口(6)、注药管(8)、固定支架(9)以及转换装置(10)，其中：所述注射口(6)一端与滞留针连接，另一端与注射针(4)衔接；所述的注射口(6)与注射针(4)衔接的封口处封盖有易穿透且有弹性的封膜；所述液体流动感应器(5)固定在机械臂(3)末端，且该液体流动感应器(5)上端与药管(8)连接；下端与注射针(4)连接；所述注药管(8)与转换装置(10)连接，该装换装置(10)有多个注药口；所述3D传感器(2)装在机械臂(3)末关节端；所述3D传感器(2)、机械臂(3)、注射针(4)以及液体流动感应器(5)均与工业控制器(1)连接；所述机械臂(3)具有预设的移动路径；所述固定支架(9)可拆卸连接在病床的横栏上，且其上设有用于夹持注射口(6)的夹持件。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：包括工业控制器(1)、3D传感器(2)、机械臂(3)、注射针(4)、液体流动感应器(5)、注射口(6)、注药管(8)、固定支架(9)以及转换装置(10)，其中：所述注射口(6)一端与滞留针连接，另一端与注射针(4)衔接；所述的注射口(6)与注射针(4)衔接的封口处封盖有易穿透且有弹性的封膜；所述液体流动感应器(5)固定在机械臂(3)末端，且该液体流动感应器(5)上端与药管(8)连接；下端与注射针(4)连接；所述注药管(8)与转换装置(10)连接，该装换装置(10)有多个注药口；所述3D传感器(2)装在机械臂(3)末关节端；所述3D传感器(2)、机械臂(3)、注射针(4)以及液体流动感应器(5)均与工业控制器(1)连接；所述机械臂(3)具有预设的移动路径；所述固定支架(9)可拆卸连接在病床的横栏上，且其上设有用于夹持注射口(6)的夹持件。2.根据权利要求1所述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：其中所述3D传感器(2)为由相机和激光线组成的双目立体扫描传感器。3.根据权利要求1所述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：其中所述机械臂(3)的固定底座上在机械臂活动的范围内设置有用于注射针插入的消毒管(7)。4.根据权利要求1所述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：其中所述注射针(4)内具有控制液体单向流出的阀门，该阀门的开关状态由工业控制器(1)的视觉系统控制。5.根据权利要求1所述的基于3D视觉引导的自动静脉注射系统，其特征在于：其中所述注药管(8)上有调节液体流速的开关和液体槽。6.根据权利要求1所述的基于3D视觉引导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗庆伟，陈金花，王志飞，张卓辉，
申请(专利权)人：河南埃尔森智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41