远程控制超声扫描的远端操纵系统

发布时间：2021-09-27 21:37

　　针对远程超声扫描,研制了一种远端操纵系统,并实现了超声探头的人机协作控制。探头控制中利用远端操纵系统网传信号实时复现远端操作员的扫描动作,并在此基础上利用阻抗控制方式自动控制探头对皮肤的压力。实验结果表明:近端超声探头的位置误差和姿态误差分别保持在±2.0 mm和±1.5°以内,能较好地复现操作员的扫描动作;探头压力跟踪误差稳定在±0.5 N的范围内,不但能将操作员的扫描手感真实地施加到皮肤上来提升其临场感,而且为进一步提高超声图像的质量,增强超声扫描的安全性提供了参考。 

【文章来源】：机械与电子. 2020,38(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

远程操纵系统结构设计

除了信号采集外,远端操纵系统还需要将采集到的信号发送给近端机械臂控制器来进行实际超声探头的控制。数据在传输层使用了TCP/IP协议来对目标主机进行寻址和可靠通讯,在应用层则需要自行设定通讯协议来完成整个通讯流程,如图3所示。该流程可以分为3个部分,分别为建立通讯、保持通讯和结束通讯。建立通讯阶段:远端系统发送建立通讯信号给近端控制器,控制器收到信号后确认通讯建立,并将RSA公钥发送给远端系统;远端系统接收到确认信号和RSA公钥后,利用RSA公钥加密AES密钥,同时利用AES密钥加密初始的位姿信息(xr0,yr0, rxr0,ryr0,rzr0)一并发送给近端控制器,近端控制器记录相关密钥和初始状态后等待后续控制指令。保持通讯阶段:远端系统以56 ms为通讯周期向近端控制器发送控制指令,近端控制器则以8 ms为控制周期对机械臂进行控制;每当近端控制器收到指令后便刷新实时控制指令下达给机械臂,否则保持前一次收到的控制指令状态。结束通讯阶段:远端控制器发送结束通讯信号给近端控制器,近端控制器接收到后立即停止双端通讯;如果在保持通讯阶段近端控制器持续1 000 ms未收到控制指令,则自动停止双端通讯。

根据尝试性实验可以定出较为合适的控制器参数k和b来达到力跟踪的目的。进一步,将控制指令lc与远端系统发送的位姿Tc相结合,并转换为超声探头的位姿Pr作为机械臂控制系统的输入,即可得到远程超声探头协作控制流程,如图4所示。3 实验验证

【参考文献】：
期刊论文
[1]远程超声诊断系统[J].   工业设计. 2019(06)
[2]5G远程医疗的探索与实践[J]. 刘金鑫,靳泽宇,李雯雯,李娜.  电信工程技术与标准化. 2019(06)
[3]高频超声弹性成像与超声造影在甲状腺结节良恶性鉴别中的应用价值[J]. 魏汝峰,边希增.  临床医学研究与实践. 2019(01)

硕士论文
[1]全数字B超诊断仪波束合成技术的研究[D]. 朱桂林.重庆理工大学 2016



本文编号：3410654