一种放射性粒子的自动化装填方法技术

一种放射性粒子的自动化装填方法，包括如下内容：a、初始状态时，放射性粒子放置于位置固定的托盘上；b、粒子识别，自动装填机器人的夹爪头移动到托盘的上方，通过视觉系统识别放射性粒子的点云信息，自动计算出粒子抓取优先级权重以及每个粒子对应的夹具抓取姿态；c、抓取，自动装填机器人按照计算好的路径和姿态对优先级最高的放射性粒子进行抓取；d、移动，自动装填机器人按照既定轨迹规划，将放射性粒子搬运到粒子弹夹附近；e、弹夹识别，通过视觉系统识别出弹夹的点云信息，自动计算出装填动作；f、装填，自动装填机器人将粒子装填进粒子弹夹。本发明专利技术精度更高，成功率更高，可减轻操作人员劳动强度，可有效避免辐射影响人体健康。可有效避免辐射影响人体健康。可有效避免辐射影响人体健康。

【技术实现步骤摘要】
一种放射性粒子的自动化装填方法


[0001]本专利技术属于穿刺介入治疗相关
，具体涉及一种放射性粒子的自动化装填方法，用于向粒子弹夹中装填放射性粒子。

技术介绍

[0002]经皮穿刺介入治疗有很多种方法，其中一种是组织间放射性粒子植入术：医生先将穿刺针插入病灶部位，再将粒子弹夹中的放射性粒子通过穿刺针推送到病灶计划部位。术前需要工作人员将放射性粒子装填到粒子弹夹中，方便医生在介入治疗时使用。用于近距离放射治疗的放射性粒子为含有放射性核素的微型放射源，常用的放射性核素有125I、103Pd、131Cs等。放射性粒子由源芯和包壳组成，源芯通常含有放射性核素微球或短棒，包壳通常为两端密封的具有良好生物相容性的医用钛管，壁厚一般为0.05mm。放射性粒子密封无孔，两端圆滑，无毛刺，无凹凸不平，尺寸大多为直径0.8
±
0.03mm、长度4.5
±
0.2mm，也有直径0.6
±
0.03mm、长度4.5
±
0.2mm的尺寸，还有其他尺寸。装填放射性粒子的过程中，通常由人工拿着镊子将放射性粒子装填到粒子弹夹中，该过程通过肉眼保证精度。然而，现有方案存在以下问题：1、放射性粒子具有辐射性，对人体的健康有影响，因装填需要精密操作，操作人员需徒手进行，无法佩戴手部防护设施；2、操作人员通常需要穿戴防护服，操作不便，影响操作精度，而且长时间重复劳作容易疲劳；3、放射性粒子的尺寸较小（粒子本身尺寸毫米量级，装配精度为亚毫米量级），装配精度要求较高，需要精细操作，人工操作需要一直保持注意力专注，容易疲劳，且失败率高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的不足，提供一种精度更高、成功率更高、可减轻操作人员劳动强度、可有效避免辐射影响人体健康的放射性粒子的自动化装填方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种放射性粒子的自动化装填方法，包括如下内容：a、自动装填机器人的前端部安装电动夹爪和视觉系统，电动夹爪设置有与放射性粒子尺寸匹配的夹爪头，初始状态时，粒子弹夹位置固定，放射性粒子放置于位置固定的托盘上；b、粒子识别，自动装填机器人在接收到运动指令时，夹爪头移动到托盘的上方，通过视觉系统识别放射性粒子的点云信息，通过已知的自动装填机器人和电动夹具的信息，自动计算出当前视野中的所有放射性粒子自身的姿态对应的粒子抓取优先级权重以及每个粒子对应的夹具抓取姿态；c、抓取，自动装填机器人按照计算好的路径和姿态对优先级最高的放射性粒子进行抓取；d、移动，自动装填机器人按照既定轨迹规划，将放射性粒子搬运到粒子弹夹附近；e、弹夹识别，通过视觉系统识别出弹夹的点云信息，通用已知的自动装填机器人
和电动夹具的信息，自动计算出装填动作；f、装填，自动装填机器人按照既定轨迹规划，将粒子装填进粒子弹夹。所述电动夹具采用位置环控制，使电动夹具能够准确的夹起放射性粒子，使夹起的放射性粒子位置精度足够高。所述夹爪头的前端对应于放射性粒子设置有卡槽，用于辅助校正放射性粒子位置。所述电动夹具采用输出力矩上限的混合控制模式，电动夹具的夹爪头夹到放射性粒子后，夹爪头不断夹紧，此时电动夹具上所需的夹紧力逐渐增大，对应的电机的电流逐渐增大，设置夹紧力及电流上限，防止粒子在夹取过程中损伤。通过微调力矩上限，精准调整夹取的最大力矩，以适应不同大小和尺寸的放射性粒子。在所述粒子识别步骤中，所述点云信息包括粒子的大小和相对当前视觉系统的位置及姿态。在所述弹夹识别步骤中，所述点云信息包括弹夹的槽口的大小、相对位置以及当前粒子弹夹中放射性粒子的装填个数。本专利技术采用自动装填机器人向粒子弹夹中装填放射性粒子，具有如下有益效果：1、精度高，放射性粒子本身尺寸为毫米量级，装配精度需达到亚毫米量级，如此小尺寸的放射性粒子，精度要求如此之高，对于穿着防护服的操作人员来说，难度较大，难以长时间保证安装精度，而本专利技术通过自动装填机器人进行自动装填，精度较高，重复定位精度可达
±
0.02mm，能够保证粒子夹取和粒子装填过程中位置的精确，成功率更高。2、本专利技术可减少辐射对人体的伤害，虽然操作人员穿着防护服，但是长时间工作在放射性环境下对人体的健康依然有影响，防护服只能防护人的躯干部分，由于需要精细操作，操作员的手上只能带手套，防护能力较弱，受到辐射的影响较大，而在一定剂量的辐射下，自动装填机器人能够正常工作，不受影响。
附图说明
[0004]图1是自动装填机器人的整体结构示意图；图2是自动装填机器人的前端部的工作状态结构示意图；图3是夹爪头的前端部的放大结构示意图。在图中：1
‑
自动装填机器人；2
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夹爪头；3
‑
视觉系统；4
‑
电动夹爪；5
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粒子弹夹；6
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放射性粒子；7
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卡槽。
具体实施方式
[0005]以下结合附图对本专利技术作详细描述。参见图1
‑
3，一种放射性粒子的自动化装填方法，包括如下内容：a、自动装填机器人1的前端部安装电动夹爪4和视觉系统3，电动夹爪4的固定端与自动装填机器人1的法兰固定连接，视觉系统3设置于电动夹爪4的旁侧，电动夹爪4设置有与放射性粒子6尺寸匹配的夹爪头2，初始状态时，粒子弹夹5位置固定，放射性粒子6放置于位置固定的托盘上。
b、粒子识别，自动装填机器人1在接收到运动指令时，夹爪头2移动到托盘的上方，通过视觉系统3识别放射性粒子6的点云信息，通过已知的自动装填机器人1和电动夹具的信息，自动计算出当前视野中的所有放射性粒子6自身的姿态对应的粒子抓取优先级权重以及每个粒子对应的夹具抓取姿态；点云信息包括粒子的大小和相对当前视觉系统3的位置及姿态。c、抓取，自动装填机器人1按照计算好的路径和姿态对优先级最高的放射性粒子6进行抓取；电动夹具采用位置环控制，使电动夹具能够准确的夹起放射性粒子6，使夹起的放射性粒子6位置精度足够高。夹爪头2的前端对应于放射性粒子6设置有卡槽7，用于辅助校正放射性粒子6位置。电动夹具采用输出力矩上限的混合控制模式，电动夹具的夹爪头2夹到放射性粒子6后，夹爪头2不断夹紧，此时电动夹具上所需的夹紧力逐渐增大，对应的电机的电流逐渐增大，设置夹紧力及电流上限，防止粒子在夹取过程中损伤；通过微调力矩上限，精准调整夹取的最大力矩，以适应不同大小和尺寸的放射性粒子6。d、移动，自动装填机器人1按照既定轨迹规划，将放射性粒子6搬运到粒子弹夹5附近。e、弹夹识别，通过视觉系统3识别出弹夹的点云信息，通用已知的自动装填机器人1和电动夹具的信息，自动计算出装填动作；点云信息包括弹夹的槽口的大小、相对位置以及当前粒子弹夹5中放射性粒子6的装填个数。f、装填，自动装填机器人1按照既定轨迹规划，将粒子装填进粒子弹夹5。在电动夹爪4部分，放射性粒子6的尺寸较小，且包壳的厚度较薄，普通的夹爪控制容易损伤放射性粒子6，通过吸盘又难以保证粒子的位置精度和姿态精度。本专利技术中电动夹爪4采用位置环控制，保证电动夹爪4夹起放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性粒子的自动化装填方法，其特征在于包括如下内容：a、自动装填机器人的前端部安装电动夹爪和视觉系统，电动夹爪设置有与放射性粒子尺寸匹配的夹爪头，初始状态时，粒子弹夹位置固定，放射性粒子放置于位置固定的托盘上；b、粒子识别，自动装填机器人在接收到运动指令时，夹爪头移动到托盘的上方，通过视觉系统识别放射性粒子的点云信息，通过已知的自动装填机器人和电动夹具的信息，自动计算出当前视野中的所有放射性粒子自身的姿态对应的粒子抓取优先级权重以及每个粒子对应的夹具抓取姿态；c、抓取，自动装填机器人按照计算好的路径和姿态对优先级最高的放射性粒子进行抓取；d、移动，自动装填机器人按照既定轨迹规划，将放射性粒子搬运到粒子弹夹附近；e、弹夹识别，通过视觉系统识别出弹夹的点云信息，通用已知的自动装填机器人和电动夹具的信息，自动计算出装填动作；f、装填，自动装填机器人按照既定轨迹规划，将粒子装填进粒子弹夹。2.根据权利要求1所述的一种放射性粒子的自动化装填方法，其特征在于：所述电动夹具采用位置环控制。3.根据权利要求2所述的一种放射性粒子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏，程流泉，高苗莉，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院第六医学中心，
类型：发明
国别省市：