超声溶脂机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种超声溶脂机器人，包括机器人本体、视觉处理系统、聚焦式超声探头和控制系统，所述机器人本体为运动单元和所述聚焦式超声探头的安装载体；所述视觉处理系统用于获取溶脂区域的图像，构建溶脂区域空间模型，并对所述溶脂区域模型实现网格划分；所述聚焦式超声探头安装在机器人本体的末端自由度上，用于向溶脂区域发射聚焦式超声；所述控制系统用于根据所述视觉处理系统的网格划分进行运动轨迹的规划，保证所述聚焦超声探头沿着每个网格的中心的法向做垂直运动。本发明专利技术能够代替人工操作，有效解决人工操作遇到的问题。

【技术实现步骤摘要】
超声溶脂机器人
本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及一种超声溶脂机器人。
技术介绍
随着生活水平提高，过度的肥胖会导致身体容易出现高血压、糖尿病等症状，对身体带来不利的影响，因此成为人们越来越关注的问题。现在针对减肥提出了很多种方法，从传统的节食、运动、药物治疗到溶脂、吸脂等。其中节食、运动的方法存在见效效果慢的缺点，需要长期坚持。采用药物的方法由于会摄入大量的药物，长期服用会对身体的肝脏等器官带来损害；采用吸脂的方法需要进行有创操作，操作不当会对身体造成一定伤害，风险较高。而采用超声溶脂，利用超声的能量特性和热效应，由于具有完全非侵入性的特点，该技术手段受到越来越多关心和重视。虽然超声溶脂的安全性及有效性已得到临床证实，但由于超声聚集的深度，取决于术者持超声探头的方向及力度等人为因素，经验少的医生使用超声溶脂仪，易出现力度、方向掌握不好导致的溶脂深度不一致，术后出现溶脂部位凹凸不平等问题。即使是操作熟练的医生，因长时间的工作，也会出现疲劳、发力不均匀的现象，影响术后效果，使患者满意度欠佳。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超声溶脂机器人，能够代替人工操作，有效解决人工操作遇到的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超声溶脂机器人，包括机器人本体、视觉处理系统、聚焦式超声探头和控制系统，所述机器人本体为运动单元和所述聚焦式超声探头的安装载体；所述视觉处理系统用于获取溶脂区域的图像，构建溶脂区域空间模型，并对所述溶脂区域模型实现网格划分；所述聚焦式超声探头安装在机器人本体的末端自由度上，用于向溶脂区域发射聚焦式超声；所述控制系统用于根据所述视觉处理系统的网格划分进行运动轨迹的规划，保证所述聚焦超声探头沿着每个网格的中心的法向做垂直运动。所述的超声溶脂机器人还包括标志贴，所述标志贴用于辅助所述图像视觉系统进行溶脂区域获取，以及用于实现机器人本体对运动位置的标定。所述视觉处理系统根据所述聚焦式超声探头工作区域的大小对所述溶脂区域的空间模型进行网格划分，并给出各个网格的空间位置信息和每个网格的法线方向信息。所述机器人本体的末端自由度安装有压力传感器，所述压力传感器用于检测所述聚焦式超声探头与溶脂区域的皮肤接触时的接触压力，所述控制系统根据预设的接触压力阈值范围，使得在溶脂过程中所述接触压力始终在所述预设的接触压力阈值范围内。所述机器人本体的各自由度上设有力矩传感器，所述力矩传感器用于实现对机器人本体各关节力的监测，所述控制系统根据所述视觉处理系统给出的网格空间位置信息得到机器人本体在实际工况下的保护力，当力矩传感器检测到的力大于或等于保护力时，所述控制系统停止机器人本体的运动。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术使用机器人来替代术者操作，可以缓解人工操作超声探头带来的操作疲劳。在溶脂时，依据典型标识识别溶脂区域，对该区域进行精准的三维建模；依据超声探头工作面积进行合理的区域网格划分；依据溶脂区域脂肪的厚度规划超声强度，实现均匀深度溶脂。本专利技术的机器人能够实现人机协同控制，在术前和术后自由拖拽机器人进行空间运动，同时实现重力补偿，在没有施力的情况下，机器人位置固定不变。本专利技术的机器人在末端安装六自由度的力传感器，可以精准识别溶脂区域按压的力大小，通过设置合理的压力阈值，保证超声探头和皮肤紧密接触的同时，还能保证按压的舒适度。附图说明图1是本专利技术的结构组成图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种超声溶脂机器人，如图1所示，主要包含以下几个部分组成：机器人本体、视觉处理系统、聚焦式超声探头、标志贴、溶脂区域固定带、上位控制系统。本实施方式中，机器人本体为运动单元和聚焦式超声探头的安装载体，其为7自由度串联结构机器人，具有运动范围广，可以实现人机协同工作的功能。在其末端的自由度上安装有六维压力传感器，该六维压力传感器用于检测聚焦式超声探头与溶脂区域的皮肤接触时的接触压力。在机器人本体的各个自由度上还安装有力矩传感器，这些力矩传感器可以实现各关节的力监测。本实施方式中的视觉处理系统可以是双目视觉处理系统，其由双目视觉摄像头、固定支架和图像处理器组成，用于获取溶脂区域的图像，构建溶脂区域空间模型，并对所述溶脂区域模型实现网格划分。具体如下：采用双目摄像头进行工作区域识别，并对识别出的工作区域进行3D建模得到溶脂区域的空间模型，再根据聚焦式超声探头的工作区域的大小对溶脂区域的空间模型进行网格划分，并给出相应各个网格的空间位置信息和每个网格的法线方向信息，以保证在控制时，末端关节的聚焦式超声探头可以和皮肤进行垂直接触。值得一提的是，本实施方式中的视觉处理系统还可以采用RGB-D相机来实现。聚焦式超声探头通过发射聚焦式超声可以实现脂肪细胞的破坏，却不破坏周围的血管和其他组织器官。在发射聚焦式超声时，将所述溶脂区域内脂肪层厚度和正常体重的平均厚度进行对比，得出溶脂区域脂肪层的脂肪厚度差，并依据脂肪厚度差调节超声强度数值，即Up∝Δd，其中，Up为超声强度，Δd为脂肪厚度差，通过智能调节超声强度，保证可以实现均匀深度溶脂。标志贴主要用来辅助图像视觉系统进行溶脂区域获取，同时也可用于机器人实现对运动位置的标定，保证机器人的运动不超过设定区域。固定带用于脂肪部位的固定，使脂肪区域突出并不会发生移动，保证溶脂效果。控制系统用于整个系统的开机、机器人运动控制设定、减肥参数设定等操作，是整个系统的大脑。所述控制系统用于根据所述视觉处理系统的网格划分进行运动轨迹的规划，保证所述聚焦超声探头沿着每个网格的中心的法向做垂直运动。在聚焦式超声探头和患者的皮肤接触后，施加合适的压力保证聚焦式超声探头和患者皮肤紧密结合，在完成位置的精确定位后，发出信号给聚焦式超声进行超声激发。同时在治疗前和治疗后实现柔顺的人机协同控制，即所述控制系统还根据预设的接触压力阈值范围，使得在溶脂过程中所述接触压力始终在所述预设的接触压力阈值范围内，从而保证了按压的舒适度。所述控制系统根据所述视觉处理系统给出的网格空间位置信息得到机器人本体在实际工况下的保护力，当力矩传感器检测到的力大于或等于保护力时，所述控制系统停止机器人本体的运动。也就是说，控制系统可根据手术部位的不同设定合适的工作区域，保证机器人只能在设定范围内进行运动，从而实现了防碰撞保护的功能。不难发现，本专利技术使用机器人来替代术者操作，可以缓解人工操作超声探头带来的操作疲劳。在溶脂时，依据典型标识识别溶脂区域，对该区域进行精准的三维建模；依据超声探头工作面积进行合理的区域网格划分；依据溶脂区域脂肪的厚度规划超声强度，实现均匀深度溶脂。本专利技术的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声溶脂机器人，包括机器人本体、视觉处理系统、聚焦式超声探头和控制系统，其特征在于，所述机器人本体为运动单元和所述聚焦式超声探头的安装载体；所述视觉处理系统用于获取溶脂区域的图像，构建溶脂区域空间模型，并对所述溶脂区域模型实现网格划分；所述聚焦式超声探头安装在机器人本体的末端自由度上，用于向溶脂区域发射聚焦式超声；所述控制系统用于根据所述视觉处理系统的网格划分进行运动轨迹的规划，保证所述聚焦超声探头沿着每个网格的中心的法向做垂直运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声溶脂机器人，包括机器人本体、视觉处理系统、聚焦式超声探头和控制系统，其特征在于，所述机器人本体为运动单元和所述聚焦式超声探头的安装载体；所述视觉处理系统用于获取溶脂区域的图像，构建溶脂区域空间模型，并对所述溶脂区域模型实现网格划分；所述聚焦式超声探头安装在机器人本体的末端自由度上，用于向溶脂区域发射聚焦式超声；所述控制系统用于根据所述视觉处理系统的网格划分进行运动轨迹的规划，保证所述聚焦超声探头沿着每个网格的中心的法向做垂直运动。


2.根据权利要求1所述的超声溶脂机器人，其特征在于，还包括标志贴，所述标志贴用于辅助所述图像视觉系统进行溶脂区域获取，以及用于实现机器人本体对运动位置的标定。


3.根据权利要求1所述的超声溶脂机器人，其特征在于，所述视觉处理系统根据所述聚焦式超声探头工作区域的大小对所述溶脂区域的空间模型进行网格划分，并给出各个网格的空间位置信息和每个网格的法线方向信息。


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【专利技术属性】
技术研发人员：柴岗，吴文波，石运永，张艳，
申请(专利权)人：上海盼研机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31