[实用新型]一种基于ROS的高精度注射泵控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于ROS的高精度注射泵控制系统，工作站平台与每个注射器平台均无线通讯连接；工作站平台包括小型计算机，小型计算机配置有ROS操作系统，远程控制注射器平台；注射器平台包括：树莓派，树莓派配置有ROS操作系统；注射执行机构用于根据树莓派传输的控制决策去完成注射操作，运动控制模块直接控制执行机构；传感器模块用于从注射执行机构的环境中获取信息并传送给树莓派，树莓派根据传感器模块获取的信息向运动控制模块发送预设的指令。本实用新型结合ROS系统、树莓派，提高注射泵在极低/超低输液或灌注中的精确性和稳定性，满足多通道按程序自动给药需求，并实现数据采集和无线控制；降低医护人员在护理和巡视工作中的压力。

技术领域

本实用新型涉及注射泵控制系统技术领域，尤其涉及一种基于ROS的高精度注射泵控制系统。

背景技术

注射泵已经普遍应用于临床医学中，例如麻醉、输血、镇痛等方面。然而，随着现代医学不断发展，医生对药物注射的精准度要求越来越高，传统注射泵已经难以满足复杂而多变的临床要求，特别在对流量和流速要求比较高的药物注射时，可能因为注射泵精度低或工作不稳定而影响治疗效果[1]。FDA就曾指出利用注射泵进行低速药物注射时(尤其当患者为幼儿或者病重患者时)存在很大的安全隐患。在临床应用中，某些原因会导致注射泵在进行低速率注射时，产生注射不连续(注射量过大或者注射量过低)问题，导致病人治疗延误甚至更严重的后果。同时，传统注射泵在低流速情况下可能出现的失步等弊端；开发无线通讯和控制系统，在收集数据的同时实现姿态控制和故障报警等功能；研究多单机在局域网内联机工作，以便在需要时可以组成多通道输液系统，以满足多种药物同时、先后或按程序连续注射等临床需求，而且有些情况需要将注射区域和操作区域设置在不同的空间内。

机器人操作系统ROS(Robot Operating System))的出现为注射泵快速发展提供了新的契机。ROS是最出色的机器人软件框架之一，具有非常灵活的框架设计，适用于编写大型机器人软件。ROS为开发人员提供了大量的可供直接调用的工具、库、转换函数、协议等，也提供了类似操作系统的功能，包括了抽象硬件接口、底层驱动接口、程序消息通信接口、程序发行包管理等，可以在众多不同种类的机器人平台下完成复杂任务的创建和稳定地运行。作为开源代码，ROS免费对外开放，且具有丰富的原生工具包，支持多种编程语言和节点对节点设计。正是基于开源和免费特性，ROS系统很快在机器人研究领域掀起一股热潮，已被应用于各个领域。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有的问题的一个或多个，提出一种基于ROS的高精度注射泵控制系统。

根据本实用新型的一个方面，提供一种基于ROS的高精度注射泵控制系统，包括工作站平台与多个注射器平台，工作站平台与每个注射器平台均无线通讯连接；

所述工作站平台包括小型计算机，所述小型计算机配置有ROS操作系统，远程控制所述注射器平台；

所述注射器平台包括：

树莓派，所述树莓派配置有ROS操作系统；

注射执行机构，所述执行机构用于根据树莓派传输的控制决策去完成注射操作，也能将自身的状态信息反馈给所述树莓派；

与树莓派相连的运动控制模块，所述运动控制模块直接控制所述注射执行机构；

与树莓派相连的传感器模块，所述传感器模块用于从注射执行机构的环境中获取信息并传送给树莓派，树莓派根据所述传感器模块获取的信息向运动控制模块发送预设的指令。

在一些实施方式中：所述运动控制模块包括MCU模块、驱动模块，所述MCU模块与所述树莓派通过串口模块通信连接，所述MCU模块用于处理执行所述树莓派传输的控制决策，所述驱动模块根据所述MCU模块的驱动信号驱动所述注射执行机构运作。