針對遠(yuǎn)程超聲掃描,研制了一種遠(yuǎn)端操縱系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了超聲探頭的人機(jī)協(xié)作控制。探頭控制中利用遠(yuǎn)端操縱系統(tǒng)網(wǎng)傳信號實(shí)時復(fù)現(xiàn)遠(yuǎn)端操作員的掃描動作,并在此基礎(chǔ)上利用阻抗控制方式自動控制探頭對皮膚的壓力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:近端超聲探頭的位置誤差和姿態(tài)誤差分別保持在±2.0 mm和±1.5°以內(nèi),能較好地復(fù)現(xiàn)操作員的掃描動作;探頭壓力跟蹤誤差穩(wěn)定在±0.5 N的范圍內(nèi),不但能將操作員的掃描手感真實(shí)地施加到皮膚上來提升其臨場感,而且為進(jìn)一步提高超聲圖像的質(zhì)量,增強(qiáng)超聲掃描的安全性提供了參考。 

【文章來源】：機(jī)械與電子. 2020,38(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

除了信號采集外,遠(yuǎn)端操縱系統(tǒng)還需要將采集到的信號發(fā)送給近端機(jī)械臂控制器來進(jìn)行實(shí)際超聲探頭的控制。數(shù)據(jù)在傳輸層使用了TCP/IP協(xié)議來對目標(biāo)主機(jī)進(jìn)行尋址和可靠通訊,在應(yīng)用層則需要自行設(shè)定通訊協(xié)議來完成整個通訊流程,如圖3所示。該流程可以分為3個部分,分別為建立通訊、保持通訊和結(jié)束通訊。建立通訊階段:遠(yuǎn)端系統(tǒng)發(fā)送建立通訊信號給近端控制器,控制器收到信號后確認(rèn)通訊建立,并將RSA公鑰發(fā)送給遠(yuǎn)端系統(tǒng);遠(yuǎn)端系統(tǒng)接收到確認(rèn)信號和RSA公鑰后,利用RSA公鑰加密AES密鑰,同時利用AES密鑰加密初始的位姿信息(xr0,yr0, rxr0,ryr0,rzr0)一并發(fā)送給近端控制器,近端控制器記錄相關(guān)密鑰和初始狀態(tài)后等待后續(xù)控制指令。保持通訊階段:遠(yuǎn)端系統(tǒng)以56 ms為通訊周期向近端控制器發(fā)送控制指令,近端控制器則以8 ms為控制周期對機(jī)械臂進(jìn)行控制;每當(dāng)近端控制器收到指令后便刷新實(shí)時控制指令下達(dá)給機(jī)械臂,否則保持前一次收到的控制指令狀態(tài)。結(jié)束通訊階段:遠(yuǎn)端控制器發(fā)送結(jié)束通訊信號給近端控制器,近端控制器接收到后立即停止雙端通訊;如果在保持通訊階段近端控制器持續(xù)1 000 ms未收到控制指令,則自動停止雙端通訊。

根據(jù)嘗試性實(shí)驗(yàn)可以定出較為合適的控制器參數(shù)k和b來達(dá)到力跟蹤的目的。進(jìn)一步,將控制指令lc與遠(yuǎn)端系統(tǒng)發(fā)送的位姿Tc相結(jié)合,并轉(zhuǎn)換為超聲探頭的位姿Pr作為機(jī)械臂控制系統(tǒng)的輸入,即可得到遠(yuǎn)程超聲探頭協(xié)作控制流程,如圖4所示。3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]遠(yuǎn)程超聲診斷系統(tǒng)[J].   工業(yè)設(shè)計(jì). 2019(06)
[2]5G遠(yuǎn)程醫(yī)療的探索與實(shí)踐[J]. 劉金鑫,靳澤宇,李雯雯,李娜.  電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化. 2019(06)
[3]高頻超聲彈性成像與超聲造影在甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性鑒別中的應(yīng)用價值[J]. 魏汝峰,邊希增.  臨床醫(yī)學(xué)研究與實(shí)踐. 2019(01)

碩士論文
[1]全數(shù)字B超診斷儀波束合成技術(shù)的研究[D]. 朱桂林.重慶理工大學(xué) 2016



本文編號：3410654