用于设备的自动定位的装置和方法制造方法及图纸

一种装置，包括：　　　　设备；　　　　具有连接到固定支撑上的第一端和连接到该设备上的第二端的臂组件，所述臂组件具有用于定位该设备的致动装置；　　　　被配置为检测和提供关于该设备的检测范围内对象的信息的传感器；以及　　　　处理所述信息的处理器，该处理器被配置为确定该对象的位置，确定该设备的第一位置并控制致动装置以移动该臂组件，以将该设备定位在接近第一位置的第二位置处。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于定位诸如显示屏之类的设备的装置和方法。诸如视频监视器、仪表面板、防护隔板和显示屏及其它显示器之类的许多设备在应用时必须对于用户保持可见或便于接近。这些设备可单独使用或作为诸如医学成像系统或机床之类的复杂系统的部件。当需要保持屏幕或其它设备可见时，用户必须在规定区域内经常改变位置。特别是，视频监视器经常在旋转的或在枢轴上转动的台架上进行旋转或被定位，或者可以利用剪形装置、轭(yoke)或其它样式的支架被移动到一个位置上。问题是用户或其他人通常必须靠体力移动监视器。如果移动是经常性的，或者该监视器或包括一个或多个监视器的组件较重，就可能存在重复性劳损(RSI)的危险。无论如何，这都存在相当大的效率损失。将监视器或其它设备人工定位和重新定位在最佳位置处需要时间，用户可能没有这段时间或者这会中断正在进行的工作。例如，如果需要两只手来定位屏幕，或者如果操作者必须处于不方便的位置或必须将他或她的注意力从其它工作上移开，则移动视频监视器或其它设备不仅可能是相当不方便的，而且对于操作者、病人或其他人会产生严重的危险。因此，在许多情况下，用户在使用设备时必须不断调整设备的位置，这不仅不便和低效，而且还会造成伤害用户和其他人的危险。医学系统经常必须用双手进行操作。当操作者移动时，监视器或其它设备不移动。为了提高可视性的过劳会导致RSI，还可增加医疗过程所需的时间。通过采用监视器的自动定位可减少与工作有关的损失。特别是，临床超声具有人机工程学的缺陷。多达80％的超声波医师报告说在他们的职业生涯中RSI有时导致请假。约28％的人由于RSI离开了该行业。这不仅使人类付出极大的代价，而且还加重了有限的超声波医师供给的压力，所以经常有报告说工作时间更长而休息更少。诊断医学超声协会建议的“人机工程学设计的超声设备”包括一个外部监视器。当前用于自动定位的系统能力有限，尤其是在设备如何被支撑、移动范围以及调整位置并考虑障碍物的能力的方面的限制，且在解决这些问题方面并不十分有效。例如，两个美国专利公开了利用有限移动来提供有限跟踪用户和视频监视器的系统。Jeong的美国专利no.6,348,928公开了一种系统，在该系统中可视显示单元能够通过检测体温来跟随观察者向右或向左自动旋转显示屏。Hazra的美国专利no.6,311,141公开了一种用于显示器的方法和装置，其中确定和监视在显示器与观察者之间的物理关系，且显示器在桌面上旋转或移动以保持该物理关系。这样的系统存在的问题是，由于在移动或观察范围内的障碍物或其它固有限制，通常不能获得监视器或其它设备的理想位置。因此，本专利技术的一个目的是提供一种在无需人的参与或关注的情况下将屏幕或其它设备移动到所需预定位置的装置和方法。本专利技术的另一个目的是提供一种随着屏幕或其它设备的用户的移动而改变屏幕或其它设备的所需位置的装置和方法。本专利技术的这些和其它进一步的目的将通过考虑下面本专利技术的详细描述而变得明显。根据本专利技术，对于使用的设备计算最接近最佳位置的可达到位置，并且从而在无需用户参与或关注的情况下定位该设备。除其它原因外，由于无需用户的交互操作，从而提高了效率和工效。这些目的通过在本专利技术的一个方面中提供一种包括传感器的装置来实现，该传感器检测对象的存在和位置，并将该信息发送到可操作地连接到臂组件的处理器，该对象通常为系统的用户。该装置跟踪用户的位置，尤其是他或她的面部和/或眼睛的位置，从而自动定位屏幕以使用户获得最佳观察。屏幕位置可按时间间隔或通过在更新发生前限定移动边界来进行更新。该传感器典型地为利用可见光进行成像的摄影机。在其它的可选择装置中，对于该传感器可使用红外摄影机，尽管附加热的特定标记可更易于识别远处两个可互换的用户。该传感器还可以是一个发射器，其通过例如电磁线圈阵列检测和传递关于用户的位置和方向信息。可以使用多个传感器。来自传感器的信息被输入到处理器子系统，该处理器子系统识别用户的位置并确定该设备的最佳位置和方向。该处理器子系统可以处于分布式计算环境中。该处理器为一个或多个计算机。其计算屏幕的位置以及臂组件将屏幕移动到该位置时所跟随的路径。该计算基于臂组件的控制机的致动器的能力、监视器尺寸和附近禁止区域，例如墙壁、病人位置等。可利用反向运动的计算来找到满足机构的给定运动学模型的约束条件和一组在组成该机构的所选择物体上的位置约束条件的连接位置变量的向量。典型地，在向最接近最佳位置的可达到位置移动时，该装置将简单地把该设备定位在“连接界限”处。在更复杂的系统中，例如，如果人的面部转动，则该系统可通过首先确定距离眼睛中心位置N英寸(例如令N＝18)之内的位置来计算位置。接下来计算眼睛的方向。如果头部倾斜，可记录眼睛角度。这限定了设备中心的最佳位置和方向以及该设备将要朝向的方向。此最佳位置(端点)可用于直接输入到某些机器人系统中，或可计算反向运动。臂组件是能够在具有3-6自由度的三维空间内在结构上支撑和定位设备的单元。设备被连接到臂组件的一端。臂组件可由单点支撑，如柱、底脚、或墙板，以及臂组件。例如，臂组件可以包括电机并利用电机的控制机进行定位，所述电机例如是伺服电机或步进电机。通常，这些机器或者通过引导单独的电机“设定点”或者通过为末端执行器提供位置而进行定位，由此，利用反向运动计算连接值。电机可以是旋转的或棱柱形的，其绕轴转动，或沿轴线性移动。自由度是指定物体空间位置所需要的独立参数。例如，铰链门的空间位置可由一个参数即张角来设定。铰链门因此具有一个自由度。在一片平坦草地上操作的割草机的位置可由相对于相互垂直的x和y轴的x和y位置坐标来设定。在平面上的割草机因此具有两个自由度。在三维空间内物体的位置和方向可由指定的六个自由度设置，即三个位置坐标和三个方向角度。能够通过指定两个至六个自由度来定位设备的机器人单元可以在市场上买到，并可有利地用作臂组件。用于具有多种相互作用自由度的机电式机械设备的控制和协调的技术是众所周知的。例如，由Unimation，Inc.制造的商品名称为PUMA 560的臂可将空间内的物体定位在由六个自由度指定的位置处。臂组件还可拥有定位具有冗余自由度即六个以上自由度的设备的能力，尽管为了固定设备的位置和方向仅需要六个参数。在一个实施例中，本专利技术是一个系统，该系统跟踪用户的位置，特别是他或她的面部、颈部和/或眼睛的位置，从而屏幕自动定位其自身以使其处在用户前面，而且通过屏幕为用户提供最佳可能的人或物体的图像。例如，该屏幕可定位成防止在手术过程产生的如血液或其它液体之类的物质扩散到操作者身上。该屏幕可以是透镜和盾状保护器(thyroid protector)，即铅玻璃或其它材料的板，其在由诊断或干涉X线过程生成的辐射到达用户之前吸收该辐放。屏幕位置可以每N秒或通过在更新发生前限定移动的边界来进行更新。红外或其它接近检测器可被提供来检测在臂或设备附近存在的障碍物(如另一件设备)或除用户以外的第二人。该检测器可与控制机相连接以当障碍物或第二人在附近时防止臂和设备的移动。本专利技术的这些和其它方面将从下面描述的实施例变得显而易见，并通过参照下面描述的实施例进行阐明。在附图中附图说明图1示出根据本专利技术的监视器台架的实施例。图2是本专利技术的定位屏幕的方法的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：K·I·特罗瓦托，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：