[发明专利]一种医疗机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗机技术领域，特别涉及一种医疗机器人控制系统。

背景技术

现在医院对前臂骨折进行正骨主要还是靠医生进行操作，一个医生对前臂进行牵引，另一位医生进行正骨，由于正骨时间比较长，因此牵引的医生会非常累，这样就推动了骨科牵引设备的产生。

目前，国内外在小臂骨折治疗自动化方面的研究主要集中在智能化程度较高，甚至能完全替代医生工作的全自动化医疗机器人。但是这种机器人结构非常复杂，安全保护措施少，可靠性不易保证，几乎无法临床应用。

现有技术中，通常的骨科辅助牵引装置有的利用转轮带动丝杆转动以实现对患者手臂的牵引；有的利用机械式气泵，通过手捏所述机械式气泵调节可伸缩式气缸的伸缩，以实现对患者手臂的牵引。上述骨科辅助牵引装置的缺点是对患者手臂牵引所使用的力度不够精准，并且医生在进行正骨、接骨、打石膏等操作的同时还需要腾出手来调整牵引的力度，影响了医生的治疗。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种医疗机器人控制系统，以预先存储的控制数据对实现机器人的动作控制，以实现对患者进行精确治疗的目的。

为达到上述目的，本发明实施例公开了一种医疗机器人控制系统，技术方案如下：所述系统包括数据存储模块、微处理器、电机驱动单元、触摸屏、气压传动单元、机械执行单元；

所述微控制器分别与所述电机驱动单元、所述气压传动单元通信连接，所述电机驱动单元、所述气压传动单元均与医疗机器人的手指控制单元相连接；

所述机械执行单元与所述医疗机器人的手指运动平台相连接，所述电机驱动单元用于控制所述机械执行单元产生偏转力，所述气压传动单元用于控制所述手指运动平台产生拉伸力与夹持力；所述微控制器设置有一开关单元，用于控制所述电机驱动单元、所述气压传动单元的运行状态；用户通过触摸屏选择所述数据存储模块中的相应数据，所述微控制器通过读取所述相应数据控制所述电机驱动单元、所述气压传动单元与所述机械执行单元的运行状态。

可选的，所述触摸屏用于设置所述电机驱动单元和所述气压传动单元的控制参数。

可选的，所述电机驱动单元通过传动机构带动所述手指运动平台产生拉拽力；采用拉力传感器检测所述拉拽力的大小，并将所述拉拽力的大小信号处理后反馈至所述处理器。

可选的，所述电机驱动单元包括隔离电路、模数转换电路，所述隔离电路、所述模数转换电路与所述隔离电路均与所述微控制器通信连接。

可选的，所述机械执行单元包括用于产生偏转力的齿轮传动机构以及用于粗调所述手指运动平台的丝杠传动机构，直流电机与所述齿轮传动机构相连接，所述齿轮传动机构、所述丝杠传动机构均与所述手指运动平台相连接。

可选的，所述气压传动单元包括气源，所述气源依次与油水分离器、调压阀、油雾器相连通，所述油雾器分别与驱动气路、气囊调整气路相连通，所述驱动气路依次连通有五位三通阀、比例阀、气缸，所述气缸与所述手指运动平台相连接；所述气囊调整气路依次连通有两位三通阀、减压阀、压力表与气囊；所述五位三通阀、所述两位三通阀均与所述微控制器的第一可编程逻辑模块通信连接，所述第一可编程逻辑模块通过一数模接口与所述比例阀通信连接，所述数模接口与所述微控制器的串行总线相连接；所述比例阀与所述气缸之间的所述驱动气路、所述压力表与所述气囊之间的气囊调整气路均与所述微控制器的模数接口通信连接。

可选的，所述控制系统还包括数字控制器，其特征在于，所述数字控制器对力反馈值进行增量PI计算，输出作为电流环的目标值；所述数字控制器根据控制参数，电流环的目标值和电流反馈值进行增量PI计算，输出作为所述电机驱动单元的输入根据所述输入值，所述电机驱动模块控电机驱动单元值直流伺服电机输出给定转矩带动所述传动机构转动，所述传动机构带动所述手指运动平台转动力产生轴向拉拽力。

可选的，所述增量PI计算的公式为：

Δu(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)

其中，所述Δu（k）为增量PI，Kp为所述增量PI计算时的比例系数，所述Ki为所述增量PI计算时的积分系数，所述e为输入值和反馈值之间的差值，所述k为（1,2,3......）。

可选的，所述数字控制器还包括RS232接口电路，所述RS232接口电路块与所述触摸屏电气性连接，所述RS232接口电路还用于反馈所述末端拉力传感器数值的显示信息。

可选的，所述拉力传感器将检测所述拉拽力的大小经多通道采样取平均值和数字滤波后反馈至所述数字控制器的反馈量。