[發明專利]用于往復式運動裝置的抗碰撞方法和裝置

有效

• 申請號: 201210127569.5
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN103371837B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 杜海濤;馬國榮
• 申請（專利權）人: GE醫療系統環球技術有限公司
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張曉冬,盧江

技術領域

本發明總體涉及醫療器械領域，且尤其涉及一種用于往復式運動裝置的抗碰撞方法和裝置。

背景技術

在醫療器械產品中，諸如U形臂X光機、X射線診斷設備等產品都包括往復運動式運動裝置，例如，電動滑車。通常X射線診斷設備包括影像鏈、控制臺、電源和機械定位裝置，其中影像鏈的球管、限束器和探測器都是由機械定位裝置來定位，需要根據病人的檢測體位調整球管以及限束器和探測器的位置和方向。例如：常用的機械定位裝置有：吊架結構，雙立柱結構和U形臂結構等。球管和探測器往往固定在電動滑車上，需要做一些限定行程內的運動。電動滑車由電機驅動而在針對其每種運動形式的運動路線上進行往復運動。該往復運動可以為升降運動或者水平運動等等。運動形式可以指垂直式、縱向式、橫向式以及旋轉運動等。X射線診斷設備在對受檢者進行X射線掃描時，電動滑車需要進行往復式運動，如果諸如人的手等的障礙物碰撞到電動滑車，可能會對諸如人的手等的障礙物造成損害，因此，當諸如人的手等的障礙物碰撞到電動滑車時，電動滑車需要停止運動，這是X射線診斷設備需要具備的功能之一。

為了實現上述功能，大多數抗碰撞方法是采用超聲或其它無線技術。但是這樣的方法很難適用于電動滑車與障礙物靈活定位的那些環境中。以U形臂為例，當臂向上運動時，有時探測器上部分在前進方向的前面，有時中間部分在前，有時球管的陽極部分在前，有時是陰極部分在前，而且形狀異構，很難精確安裝超聲定位裝置。

還有的電動抗碰撞方法是在電動滑車的前面安裝觸發板。如果有障礙物觸到了該觸發板，就使電機停止，從而使電動滑車停止運動，這樣可以保護障礙物的安全。如果電動滑車的前表面大而復雜，那么就不容易在其上安裝觸發板，從而就不適合采用此方法。

在進行X射線診斷過程中，電機由電機驅動器驅動，而電機驅動器受到控制器的控制。控制器發送控制信號給電機驅動器，由電機驅動器來驅動電機運轉。為了使電動滑車達到所要求的恒定速度或變化速度，電機驅動器通常根據電動滑車的阻力來提供適當的驅動力。通常的電機控制器可以設置電機的輸出的最大力矩，而這個輸出力矩必須要比遇到的阻力大，電機才能運轉。為了保證電機在整個行程中都能運轉，常規的辦法是找出最大的阻力，再加上一定的余量來作為電機的最大限制力矩。當遇到障礙物，阻力增加到最大限制力矩時，電機停止運轉，能起到防撞保護作用。由于電動滑車受到的阻力不是恒定的，最大的地方和最小的地方差別有時非常大，在其整個運動路線中甚至是非常不同的，當在阻力小的區間遇到障礙物時，障礙物受到的撞擊力需要非常大才能達到電機的最大輸出力矩，安全性能不好，因此，該方法也不是很優質的。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種高效的用于往復式運動裝置的抗碰撞方法和裝置。

在本發明的一個方面，本發明的用于往復式運動裝置的抗碰撞方法的技術方案包括：

創建往復式運動裝置的校準運動方向、校準位置、校準速度以及電機的力矩的校準模型；

根據往復式運動裝置的實際位置、實際速度和實際運動方向以及校準模型計算出電機的期望力矩；

如果實際力矩大于所述期望力矩的閾限范圍，則使電機停止運行。其中，該往復式運動裝置由電機來驅動

優選地，創建校準模型進一步包括：

在往復式運動裝置的正常工作速度范圍內，選擇若干校準速度；

在不同的方向上，以所選擇的不同的校準速度使往復式運動裝置進行往復運動，并且記錄往復式運動裝置處于若干校準位置時電機的力矩；

以校準速度為X軸、以校準位置為Y軸、以校準運動方向為Z軸并且以XYZ所建立的空間的點為電機的力矩來建立校準模型。

其中，電機的力矩從電機驅動器讀取。

此外，計算電機的期望力矩是通過根據實際位置、實際速度以及實際方向對所述校準模型的擬合來實現的。

優選地，可以基于對往復式運動裝置的控制策略通過實際測試來調整所述閾限范圍。

在本發明的另一方面，本發明用于往復式運動裝置的抗碰撞裝置的技術方案包括位置感測器、速度和方向感測器、電機和驅動該電機的電機驅動器以及控制器，其中，

所述速度和方向感測器用于感測往復式運動裝置的速度和方向；

所述位置感測器用于感測往復式運動裝置的位置；

所述電機用于驅動往復式運動裝置進行往復式運動；

所述控制器根據所感測的速度、位置、方向和電機的力矩以及校準模型來確定是否使所述電機停止運行。