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1、(10)申请公布号 CN 103732362 A (43)申请公布日 2014.04.16 CN 103732362 A (21)申请号 201280033043.9 (22)申请日 2012.06.29 11/02082 2011.07.01 FR B25J 9/04(2006.01) B25J 18/00(2006.01) (71)申请人 高级反射技术公司 地址 法国博克地区于伊索 (72)发明人 C鲁斯特奥道丁 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 雷明 吴鹏 (54) 发明名称 用于移动远程引导工具的自动化系统 (57) 摘要 本发明的主题为一种自动化系统 (。
2、10)， 它包 括支承件， 该支承件上设置有铰接臂组件， 该铰接 臂组件的端部设置有工具 (12)， 该工具与确定的 工作表面接触， 该系统根据用于控制模块 (14) 的 信号允许该工具围绕该工具与工作表面的接触点 旋转位移， 该控制模块适于根据虚拟工具的远程 操控计算该信号。该系统适于使该工具的接触点 平移移动， 该平移由该模块基于极坐标控制， 由此 具有所述支承件的组成元件的角位移以及该同一 支承件的组成元件的径向位移。本发明在远程回 波描记术操作方面尤其有用。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.31 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2。
3、012/001290 2012.06.29 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/005088 FR 2013.01.10 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103732362 A CN 103732362 A 1/2 页 2 1. 一种自动化系统 (10)， 包括支承件 (16)， 所述支承件上连接有一组铰接臂 (15)， 在 该铰接臂的端部设置有工具 (12)， 该工具适于接触确定的工作表面， 所述系统设计成根据 来自。
4、控制模块 (14) 的移动指令使所述工具围绕该工具与所述工作表面的接触点 (P) 旋转 移动， 该控制模块适于根据所述自动化系统的虚拟驱动工具计算这样的指令， 其中， 该系统 也适于使该工具的接触点平移移动， 其中， 这种平移由控制模块在极坐标中控制， 所述工具 的接触点的平移由此通过在所述支承件的组成元件的径向运动之后该支承件的组成元件 的角运动产生。 2. 根据权利要求 1 的自动化系统， 其中， 所述支承件的组成元件包括板 (35) 以及甲板 (32)， 该板适于自转以产生所述角运动， 该甲板承载所述一组铰接臂 (15) 的端部， 并且该 甲板以可平移的方式安装在与所述板连成一体的轨道 。
5、(48) 中以产生所述径向运动。 3. 根据权利要求 2 的自动化系统， 其中， 所述甲板 (32) 承载一致动器 (58)， 该致动器 旋转驱动一小齿轮 (59)， 该小齿轮适于与形成在与所述板 (48) 连成一体的轨道之一上的 齿条配合， 所述致动器由来自控制模块 (14) 的控制信号驱动以产生所述径向运动。 4.根据权利要求2或3的自动化系统， 其中， 所述板(35)包括布置在轨道(48)之间的 孔 (38)， 枢转安装在所述支承件 (16) 上并与该组铰接臂 (15) 连成一体的第一旋转轴 (19) 穿过所述孔， 该孔的直径适于允许所述径向运动。 5. 根据前述权利要求之一的自动化系统。
6、， 其中， 所述支承件的组成元件进一步包括门 式结构(31)的固定基部(34)， 所述板(35)在所述门式结构中旋转， 所述固定基部承载旋转 安装在所述基部上的驱动轴 (40)， 该驱动轴与该板旋转地连成一体， 并且该驱动轴与一致 动器 (42) 相关联， 所述致动器由来自控制模块 (14) 的控制信号驱动以产生所述角运动。 6. 根据权利要求 1 的自动化系统， 其中， 该控制模块 (14) 为承载工具的该组铰接臂 (15) 的至少一个产生旋转控制信号， 所述控制信号适于补偿该工具的由其在极坐标平移过 程中的角运动引起的旋转。 7. 根据权利要求 6 的自动化系统， 其中， 该组铰接臂 (1。
7、5) 包括至少一个上部臂 (18)， 该上部臂与该系统的枢转安装在支承件 (16) 上的第一轴 (19) 旋转地连成一体， 该控制模 块(14)产生所述上部臂(18)的用于补偿所述工具的诱发旋转的旋转， 其中， 该上部臂的旋 转轴线平行于该支承件的角运动的轴线。 8.根据权利要求7的自动化系统， 其中， 所述第一轴(19)安装在支承件上， 并且联接与 所述支承件连成一体的旋转滑环 (49)。 9.根据权利要求7或8的自动化系统， 其中， 该组铰接臂(15)进一步包括中间臂(24)， 该中间臂与第二旋转轴 (23) 连成一体， 该第二旋转轴枢转安装到所述上部臂 (18) 的自 由端， 所述中间臂。
8、承载第三旋转轴 (28)， 所述第三旋转轴上旋转地固定连接有工具支架臂 (27)， 所述工具安装在该工具支架臂上， 其中， 第一轴(19)、 第二轴(23)以及第三轴(28)限 定三个旋转轴线， 所述三个轴线在所述工具端部彼此相交， 其中， 控制模块 (14) 适于， 一方 面， 向与每个铰接臂相关联的致动器 (20， 26， 29) 提供控信号以驱动所述铰接臂围绕所述 三个轴线之一旋转从而控制工具的旋转运动， 另一方面， 向与上部臂相关联的致动器提供 与角运动相应的信号相反的附加信号， 以补偿由于工具的平移运动而由所述支承件的角运 动引发的工具的旋转。 10. 根据相组合的权利要求 3、 5。
9、 和 9 的自动化系统， 其中， 所述致动器 (20， 26， 29， 42， 权 利 要 求 书 CN 103732362 A 2 2/2 页 3 58) 中的每一个都与一角位置传感器相关联， 该角位置传感器适于确定由所述致动器驱动 的小齿轮、 臂或轴的绝对角位置。 11. 根据权利要求 1 的自动化系统的应用， 它用在远程回波描记术设备中， 以用于远 程产生回波描记术探针 (12) 的运动， 其中， 所述远程回波描记术设备包括， 一方面， 在专家 鉴定位置 (A) 的设备， 在该处医学专家能远程指挥回波描记术， 另一方面， 安装在操作地点 (B) 的设备， 待检查的病人位于该处， 其中， 。
10、该操作位置包括自动化系统 (10)， 该自动化系 统适于根据来自专家鉴定位置的虚拟探针的运动的控制信息对病人实施回波描记术。 权 利 要 求 书 CN 103732362 A 3 1/8 页 4 用于移动远程引导工具的自动化系统 技术领域 0001 本发明涉及一种用于移动远程引导工具的自动化系统。 0002 根据本发明的自动化系统特别适用于远程回波描记术检查 ( 超声检查 ) 的实践， 被称为自动远程回波描记术， 其中回波描记检查在隔离的地点由在该地点的机器人 ( 自动 机械 ) 实施， 而由有资格的医生远程操作。医生的手的移动 - 他控制构成虚拟探针的 “操纵 杆” - 传递到位于机器人终端。
11、的真实的探针， 并施加于在隔离地点的病人上。机器人实时充 分复制由医生给予的运动， 并且该医生在控制监视器上接收实际探针采集的图像。 背景技术 0003 从文献 FR2791294 已知一种机器人， 它包括具有轴的板、 能围绕该轴的轴线旋转 移动的行星支架、 安装成在行星支架上旋转的第二轴、 安装在该第二轴上的工具支架， 该工 具安装成在该工具支架中旋转。 0004 在其主要实施例中， 该机器人用于围绕固定点进行回波描记术探针的具有三个分 量的运动， 该固定点由与病人身体接触的探针端部实现。 0005 还提供了用于机器人的支承件， 利用该支承件可以执行在穿过固定点的在水平平 面中的平移移动。该。
12、平移移动由围绕支承件成对地对称设置的四个齿轮确保， 其安装的离 心率允许在给定方向的平移而在其垂直方面将虚拟探针的平移移动转化为复制的笛卡儿 坐标。 发明内容 0006 在这种情况下， 本发明旨在改进尤其用于回波描记术检查领域的自动化系统， 并 提出适于跟随由有资格的医生指挥的虚拟探针的旋转和平移运动的自动化系统。 0007 为此， 本发明公开了一种自动化系统， 其中， 支承件上附装有一组铰接臂， 在该组 铰接臂的端部设置有工具， 该工具适于与确定的工作表面接触， 其中， 该工具可根据由驱动 模块产生的移动指令围绕它与该工作表面的接触点旋转移动。 该移动指令根据所述自动化 系统的虚拟驱动工具的。
13、远程移动来计算， 并且它们在这此值得注意的是， 一方面， 该系统适 于以平移移动该工具与该工作表面的接触点， 另一方面， 工具的该平移由驱动模块通过极 坐标控制， 由支承件的组成元件的角运动体现， 该角运动后跟随有同一支承件的组成元件 的径向运动。 0008 因此， 根据本发明， 可以提出一种更紧凑的自动化系统， 由此该系统的应用范围更 广。 因此将该自动化系统应用于诸如安装在航天飞机中的远程回波描记术设备可能更为容 易。与根据卡笛儿坐标的平移移动的情况中需要的相比， 根据本发明的自动化系统的工具 的移动需要更小的空间。 0009 探针所需的平移运动分解成支承件的组成元件的旋转和平移运动。 0。
14、010 为此， 根据本发明的一个实施例是这样的， 即， 该支承件包括甲板 ( 像船甲板一样 的平台 )， 该甲板承载一组铰接臂的端部， 该组铰接臂平移安装以便在轨道中产生径向运 说 明 书 CN 103732362 A 4 2/8 页 5 动， 该轨道与适于以确定的角度自转的甲板连成一体， 以依据探针所需的移动产生角运动。 0011 根据不同的特征， 这些特征在下面描述的实施例中被结合， 甲板承载一致动器， 该 致动器旋转驱动一小齿轮， 该小齿轮适于与齿条合作， 该齿条形成在与板连成一体的轨道 之一上。该致动器由来自控制模块的控制信号驱动， 以产生径向运动。 0012 该板还包括设置在轨道之间。
15、的孔， 第一旋转轴穿过该孔， 该第一旋转轴枢转安装 在支承件上， 并与该组铰接臂连成一体， 该孔具有适于允许所述径向运动的直径。 0013 根据本发明的特别有利的特征， 控制模块使用承载所述工具的该组铰接臂的旋 转， 以补偿该工具的诱发旋转， 该诱发旋转由该工具在极坐标平移时的角运动引发。 0014 因此， 安装在机器人端部的工具在其移动中保持与由医生控制的虚拟工具同样的 方向。如果该虚拟工具被旋转， 自动化工具也被旋转， 然而， 如果该虚拟工具仅被平移而不 旋转， 则自动化工具的旋转角度被控制， 这补偿由于工具的平移向极坐标转化而必须产生 的角旋转。 0015 根据本发明的一个特征， 支承件。
16、的组成元件也包括板在其中旋转的门式结构 ( 门 式起重机， 龙门架 ) 的固定基部， 所述固定基部承载驱动轴， 该驱动轴安装成在所述基部上 旋转， 该驱动轴与所述板旋转地连成一体， 并且与一致动器相关联， 所述致动器由来自控制 模块的控制信号驱动以产生所述角运动。 0016 因此使用该组铰接臂的旋转轴线-已经在别处被使用-来补偿由极坐标中的平移 引起的工具的旋转。 0017 根据本发明的一个特征， 该组铰接臂包括至少一个上部臂， 该上部臂与系统的第 一轴旋转地连成一体， 该第一轴枢转地安装在支承件上， 该控制模块产生所述上部臂的旋 转以补偿所述工具的诱发旋转， 其中， 上部臂的旋转轴线平行于支。
17、承件的角运动的轴线。 该 组铰接臂进一步包括中间臂， 该中间臂与第二旋转轴连成一体， 该第二旋转轴枢转连接到 所述上部臂的自由端， 所述中间臂承载第三旋转轴， 该第三旋转轴旋转地连接到工具安装 在其上的工具支架臂上， 这样， 分别由第一旋转轴、 第二旋转轴和第三旋转轴限定的三个轴 线在工具的端部彼此相交。 该控制模块适于， 一方面， 提供控制信号到分别与各铰接臂相关 联的致动器， 以驱动铰接臂围绕三个轴线各自旋转以控制工具的旋转运动， 另一方面， 提供 与对应于上部臂的角运动的信号互补的反向信号， 以补偿工具由所述支承件为了工具的平 移运动的角运动引起的旋转。 0018 根据本发明的一个特征，。
18、 每一致动器与角位置传感器相关联， 该角位置传感器适 于确定臂、 轴或由所述致动器驱动的小齿轮的绝对角位置。 0019 本发明还涉及这种自动化系统在远程回波描记术设备中的应用， 其中， 回波描记 术探针的运动远程地产生， 该远程回波描记术设备包括， 一方面， 在专家鉴定位置的设备， 在该处医学专家通过适于将信息传递到自动化系统的控制模块以驱动工具的旋转的虚拟 探针来远程指挥回波描记术， 另一方面， 安装在操作位置的设备， 在该处定位将要被检查的 病人， 其中， 该操作位置包括自动化系统， 该自动化系统适于根据来自专家鉴定位置的虚拟 探针的移动的控制信息对病人实施回波描记术。 附图说明 0020。
19、 本发明的其他特征和优点通过阅读下面的一个实施例而呈现， 其中 ： 说 明 书 CN 103732362 A 5 3/8 页 6 0021 - 图 1 是远程回波描记术原理的示意图， 其包括根据本发明一个具体实施例的自 动化系统 ； 0022 -图2是根据本发明的自动化系统的透视图， 其适用于图1所示的远程回波描记术 系统， 0023 - 图 3 是图 2 所示系统的俯视透视图， 0024 -图4是图2的系统的平移引导设备的放大图， 其中以仰视的视角示出门式结构和 甲板的更多细节， 0025 - 图 5 是图 3 的局部放大图， 其中没有门式结构， 以及 0026 - 图 6 是图 2 的细部。
20、放大图。 具体实施方式 0027 在下面的说明中， 除非另外指出， 不以任何方式限制范围地假定本发明的优选应 用， 亦即由健康专家驱动的远程回波描记术机器人。 0028 图 1 中示出远程回波描记术设备。该设备包括其中医学专家可以指挥远程回波描 记术的、 处于位置 A 的装置， 以及待检查的病人位于其中的、 安装在位置 B 处的装置。 0029 专家鉴定位置 A 包括虚拟探针 2， 医学专家可以根据由病人反馈的、 通过监控器 4 传递给医学专家的远程回波描记术图像随意操纵该探针。虚拟探针 2 的移动被集成在该探 针中的传感器测量， 并且测量的值将传递给处理站 6， 该处理站在计算机程序内对这些。
21、值进 行编码， 从而能够通过收发器 8 将它们从专家鉴定位置 A 传递到操作位置 B。 0030 操作位置 B 包括自动化系统 10， 该自动化系统适于根据来自专家鉴定位置 A 处的 虚拟探针的移动的控制信息对病人实施远程回波描记术。 0031 布置在自动化系统的端部的真实探针 12 使之能获得回波描记术图像， 所述图像 经由收发器 - 此次从操作地点 B 向专家鉴定地点 A- 发送到监控器 4， 以使医学专家可以看 到这些图像并调整虚拟探针的移动以收集其他图像。 0032 控制模块 14 适于驱动自动化系统以复制虚拟探针 2 的移动。为此， 控制模块通过 收发器 8 接收代表虚拟探针的移动的。
22、编码值。 0033 如图 2 中所示， 自动化系统 10 包括一组铰接臂 15， 这些铰接臂在一端承载真实的 远程回波描记术探针 12， 该组铰接臂安装在支承件 16 上。该组 15 和该支承件 16 适于根据 来自控制站 14 的控制信号被驱动， 该控制站可在图 1 中看到。可以看到， 为了阅读图 2 到 6 的实际原因， 没有示出用于控制信号的传递的电缆， 例如供电电缆。 0034 该组铰接臂15包括上部臂18， 该上部臂与系统的第一轴19旋转地连成一体， 该第 一轴安装成在支承件上枢转(尤其在图5中可见)。 该上部臂包括第一部分和第二部分， 该 第一部分在支承件下方相对于第一轴径向地延伸。
23、， 该第二部分在该臂的径向方向上延伸， 该第一部分与第一轴相对， 它们之间形成确定的角。 0035 第一致动器 20 通过皮带 22( 在图 4 中明显可见 ) 连接到第一轴， 以旋转驱动该第 一轴并从而控制上部臂的旋转， 该上部臂的第二部分的自由端包括第二旋转轴 23， 该第二 旋转轴枢转安装且一体连接到中间臂 24。 0036 该中间臂与第二致动器 26 和一皮带 ( 在这里不可见， 因为它被壳体 25 隐藏 ) 相 关联， 它们驱动该中间臂相对于上部臂旋转。 说 明 书 CN 103732362 A 6 4/8 页 7 0037 工具支架臂 27 旋转地固定安装到第三旋转轴， 该第三旋转。
24、轴由中间臂承载， 且该 第三旋转轴与第三致动器 29 相关联。 0038 中间臂和工具支架臂各自与一绝对角位置传感器相关联， 以确保这些臂相对于彼 此的正确位置， 以使探针在该组铰接臂端部的定位是正确的。 0039 真实探针 12 安装成在该工具支架臂上旋转， 并具有由第四致动器 30 驱动的平移 自由度， 以能够一方面将探针压在病人的身体上并核实无论探针的是否倾斜点 P 总是与之 接触以获得更好的图像， 另一方面在需要产生真实探针的倾斜时将探针从病人的身体上轻 微地脱离。 0040 上述三个旋转轴围绕固定点 P 的汇交轴旋转， 该固定点对应于真实探针 12 的端 部， 适于与工作区域接触。 。
25、0041 中间臂的形式基本与上部臂的形式相同， 即其第一部分相对于第二旋转轴 23 成 直角， 而第二部分是倾斜的。 中间臂的两个部分之间形成的距离和角度是确定的， 以使探针 能在由第一轴形成的轴线的方向能够占据一个位置、 在这里是垂直的， 即第一旋转轴和第 三旋转轴对齐。如后面将描述的， 探针围绕这个固定点的旋转运动通过每一臂相对于彼此 且相对于支承件的旋转控制得到。在回波描记术检查中， 真实探针的固定点 P 对应于这个 探针与病人的身体接触的点， 病人的身体在此形成一个探针适于在其上移动的工作区域。 0042 支承件 16 可以从图 2 到 4 的所有图中看到， 该支承件的细节在图 5 和。
26、 6 中可以看 到。它包括门式结构 31， 甲板 32 可滑动地安装在该门式结构内， 该甲板承载该组铰接臂 15 的第一轴 19 等。 0043 门式结构 31 包括固定的基部 34 和同心的角度板 35， 该基部为环形且上部覆有 第一拱架 36， 该角度板适于在基部内在由该基部限定的平面内旋转， 并上部覆有第二拱架 37。板 35 的外直径基本上等于形成固定基部的环的内直径， 该第二拱架 37 的高度低于第 一拱架 36， 这样板 35 可以与穿过第一拱架下方的第二拱架一起在基部内旋转。板 35 在其 中心被具有确定的直径的孔 38 刺穿， 且可以理解的是， 该直径的值允许自动化系统具有或 。
27、多或少的纵向平移间隙。 0044 驱动轴40(在图4中显著可见)通过第二拱架37与板35连成一体， 且联接到旋转 滑环 41， 该滑环连接到与基部 34 连成一体的第一拱架 36， 它的使用优点将在下面描述。在 驱动轴40已经通过第五致动器42的作用旋转之后， 该基部保持固定且板在该基部内旋转， 该第五致动器固定到第二拱架 37 和皮带 44， 该皮带连接与第五致动器连成一体的滑轮， 以 及布置在与第一拱架连成一体的旋转滑环 41 的周边的滑轮。 0045 该旋转滑环 41 包括固定部分， 该固定部分与第一拱架连成一体， 且该滑环的圆周 除了用于皮带驱动装置的滑轮之外还包括适于与小齿轮 45 。
28、啮合的有齿带， 该小齿轮安装 在第二拱架上且与角位置传感器 46 相关联， 该角位置传感器确定该板的绝对位置。旋转滑 环还包括这样的部分 ( 图中不可见 )， 该部分在固定部分内旋转移动， 且该部分旋转地与驱 动轴 40 以及第二拱架 37 连成一体。 0046 如下面将描述的， 板 35 适于以确定的角旋转， 且甲板 32 安装成跟随该旋转， 以这 种方式旋转驱动该组铰接臂。 在板的每个角位置， 甲板可以相对于板被平移驱动， 由此平移 驱动该组铰接臂。 0047 两个平行的轨道 48 为此固定到板 35 上， 处于孔 38 的两侧， 并适于接收该甲板。 说 明 书 CN 103732362 。
29、A 7 5/8 页 8 0048 该甲板 32 具有大致平面板 50 的形式， 该板基本在其中心承载与第一轴 19 相关联 的旋转滑环 49。甲板 32 适于在轨道 48 内通过滑道 52 滑动， 该滑道连接在板 50 的下方。 这里， 每一轨道具有两个滑道。 0049 如之前所描述的， 第一致动器 20 适于通过相关皮带 22 驱动第一轴 19 相对于甲板 旋转。该皮带也包括小齿轮 54， 该小齿轮安装在甲板下方， 且适于与围绕第一轴 19 延伸的 有齿带配合， 以使第一轴的角位置可控。该小齿轮 54 与角位置传感器 56 相关联， 该角位置 传感器确定该组铰接臂的第一轴 19 的绝对角位置。
30、。 0050 该甲板还包括第六致动器58， 该第六致动器控制啮合小齿轮59(在图6中可见， 在 图 2 中由点划线表示 ) 的旋转， 且布置在板的下方以便与在外边缘 60 沿着轨道 48 形成齿 条的直线齿配合。这样， 如下面将描述的， 甲板可以在轨道的轴线上相对于板滑动。 0051 现在说明真实探针及其端部的接触点的平移运动的具体示例， 随后是被医学专家 远程控制的平移运动。为此， 控制模块产生传递到第五致动器 42 的角运动信号以及传递到 第六致动器 58 的径向运动信号， 该第六致动器与门式结构的甲板相关联。 0052 第五致动器 42 被控制以通过皮带 44 旋转驱动与板连成一体的驱动。
31、轴。该板因此 相对于该门式结构的基部枢转， 这产生该组铰接臂的旋转和探针的不同定向。 0053 可以看到， 在专家位置 A， 虚拟探针已经被医学专家平移移动， 同时保持同样的倾 斜并且没有任何旋转。 为了复制这种纯粹平移的最终结果， 在没有旋转部件的情况下， 该控 制模块事实上产生用于第一致动器 20 的补充控制信号以开始旋转机器人的上部臂， 从而 补偿由甲板的角运动引起的探针的旋转， 由此相对于由医学专家操作的虚拟探针的定向正 确地定向探针头。 0054 从图 2 到 4 可以看到， 上部臂布置成它的旋转轴线平行于驱动轴 40 的轴线。由甲 板的角运动引起的探针的旋转是围绕支承甲板的板的旋转。
32、轴线 - 即围绕由驱动轴 40 限定 的轴线 - 的旋转。然后由角度值 引发的旋转将通过上部臂的围绕其由第一轴 19 限定并 平行于驱动轴 40 的旋转轴线的相反的角度值 - 的旋转补偿。 0055 在这个阶段， 甲板已经对应于所需平移运动的角坐标枢转角度 ， 且承载了该组 铰接臂和探针的该甲板必须平移由控制模块确定的极坐标。 0056 为此， 第六致动器 58 被驱动以驱动相关小齿轮旋转， 所述小齿轮啮合与多个轨道 中的一个连成一体的齿条。该小齿轮 - 齿条啮合使甲板能沿着轨道移动。系统的第一轴 19 所穿过的孔 38 允许该轴跟随甲板的运动进行径向运动。该孔具有与探针的授权移动间隙 对应的。
33、确定的直径。然后， 重要的是， 在机器人的设计期间， 寻找具有第一轴在孔内充分平 移的空隙以及因此探针在病人身体上的充分移动空隙的需求以及具有紧凑的自动化系统 的需求之间的平衡。 0057 这样的结果是第一轴 19 以及由此该组铰接臂， 在甲板的平面内以角运动和径向 运动平移。在这个平移中， 探针头依靠由模块 14 控制的补偿保持相对于虚拟探针头的定向 的正确定向。 0058 从上面可以理解， 为了控制探针沿着病人的身体的平移， 根据本发明的自动化系 统提供了使用与极坐标相关的控制信号的优势， 尤其在机器人紧凑性方面。专用于该探针 的所需平移运动的、 在支承件的角运动中引发的探针的旋转能通过机。
34、器人的设计以及至少 通过上部臂和直接连接至支承件的第一轴的布置被控制和补偿， 这使得能补偿该引发的旋 说 明 书 CN 103732362 A 8 6/8 页 9 转， 然而， 当如已知那样考虑使用笛卡尔控制信号时， 该旋转不存在。 0059 下面对根据本发明的自动化系统在回波描记术的使用进行说明。 0060 在操作地点， 机器人定位成使真实回波描记术探针12的端部与工作区域-这里是 病人的身体 - 接触， 并面对要被检查的区域。 0061 由探针采集的回波描记术图像(影像)经由收发器传递到位于专家鉴定地点的监 控器， 且这些图像由医学专家进行分析。 0062 为了最优化他或她的分析， 医学专。
35、家寻求得到其他图像， 或者通过相对于它的接 触点倾斜探针， 或者通过移动这个接触点。为此， 医学专家在虚拟探针上实施相应的运动， 以使所述运动在操作地点通过自动化设备被复制。 0063 虚拟探针的旋转和平移运动被转化， 并经由加工站以及接收器传递到控制模块， 如同之前已经描述过的， 通过产生以字节为基础的代表这些运动的电脑程序。控制模块然 后确定支承件和该组铰接臂的每一个臂的运动， 以忠实复制自动化系统端部探针的移动， 而且其为自动化系统的六个致动器的每一个产生相应的控制信号， 即为与该组铰接臂相关 的四个致动器的每一个以及与支承件相关的两个致动器的每一个。可以理解， 集成在控制 模块中以及适。
36、于将探针所需的运动转化为自动化系统的臂的控制信号的计算矩阵是已知 的， 它们可以具有不同的值以适应不同类型的机器人， 尤其是适应臂的特定设置。 0064 有利的是， 为了能与平移和旋转同时地实时管理探针的可能运动， 控制模块永久 计算自动化系统的所有致动器的指令。 0065 由医学专家在虚拟驱动探针上作出的运动由此被实际探针远程复制， 该实际探针 在病人的身体上移动， 并使得能够采集回波描记术图像。 0066 实时地， 控制模块接收用于移动实际探针的指令， 以传递特定情况要求的那么多 的控制信号， 并且还接收来自致动器和来自位置传感器的信息， 由此具有涉及每个臂和支 承件的定位的可靠的实时数据。
37、， 以能够随后根据来自医学专家的指令计算合适的控制信号 以驱动机器人。 0067 如果医学专家仅想要通过保持由探针与病人接触实现的固定点的位置来使探针 围绕该固定点倾斜， 控制模块将控制信号传送到设置在该组铰接臂中的每一个致动器， 即 到与上部臂相关的第一致动器、 到与中间臂相关的第二致动器、 到与工具支架臂相关的第 三致动器、 以及到用于使探针贴着病人的身体沿着工具支架臂的轴线移动的第四致动器。 同时， 与第五和第六致动器对应的控制信号保持不变， 不需要该组臂的平移。 0068 如果医学专家仅想要固定点平移， 而保持同样的倾斜， 控制模块同时产生传递到 第五致动器的角运动信号、 传递到第六致。
38、动器的径向运动信号， 以及 - 如之前已经描述 的 - 用于第一致动器的补偿控制信号、 传递到第五致动器的相反的角运动信号， 用于使第 一致动器补偿探针在甲板上的角运动中的旋转。 同时， 与第二、 第三和第四致动器相应的控 制信号保持不变。 0069 可以看到， 在两种情况中， 第一致动器总是被驱动。 如果医学专家想要移动探针的 接触点， 同时改变探针围绕该固定点的倾斜度， 新的控制信号将同时传递到第六致动器， 传 递到第一致动器的控制信号对应于分别用于探针旋转的倾斜度和探针平移的角补偿的两 个控制信号的增加。可以理解， 控制信号和补偿控制信号的增加在这里是指这些信号的绝 对值的增加或减少， 。
39、这考虑角度值可能是负值， 相对于上部臂的给定位置。 说 明 书 CN 103732362 A 9 7/8 页 10 0070 阅读了上述内容之后， 容易观察到本发明清楚地达到了其设置达到的目的， 这些 目的设置以达到或取消它们所有将是无意义的。 因此， 提出了一种自动化系统， 其允许专家 医生实施回波描记术并对远程病人建立可靠的医学诊断。 医学问题是如何将医生的手的移 动传递到专门的机器人上， 且在目前的情况下， 使其能够遵守医生想要做以达到更好的可 视废的平移运动的调整。医生的运动的有效的追踪通过紧凑的系统实施， 使其能够在任意 条件任意地点使用。 极坐标控制和机器人的支承件的相关结构的使用。
40、使其能够减少系统的 尺寸同时保持同样的功能， 尤其是给定的平移间隙。 0071 从而探针的位置实时复制， 包括参照医生的手的平移运动的接触点的位置、 探针 相对于工作区域的倾斜以及也可观察的接触点、 以及探针的不被考虑平移的事实影响的定 向， 经由实时应用到上部臂围绕与支承件的旋转元件的旋转轴线平行的轴线的旋转控制的 角度补偿。 0072 旋转滑环的存在使其能够分离连接到固定部件上的电缆以及那些连接到旋转部 件上的电缆。随后其能够不需要区分一个方向或另一个方向地旋转， 不担心在一个方向和 要观察的同样方向旋转的最大数量以避免破坏电缆以及破坏电接触。如之前已经描述的， 为了阅读图的实际原因， 电。
41、缆未示出， 但可以理解， 它们以其他已知方式与旋转滑环的固定 的和旋转的部件相关联。 这里， 旋转滑环的使用是有利的， 因为控制模块不具有额外的数学 约束以确定这样的滑环或滑环的这样一个部件是否必须以这样或这样一个方向旋转。 与第 一轴19相关联的旋转滑环49是特别有优势的， 因为其使实施两个级别成为可能， 这样支承 件和该组铰接臂是独立的。控制模块可以使臂在一个方向上旋转， 不需要担心支承件的板 将在哪个方向旋转。 0073 在附图未详细示出的变型中， 可提供以下方案， 该列举不是穷举 ： 0074 - 承载真实探针的机器人以其他方式设置， 即其与支承件相关联， 允许其根据极坐 标进行平移运。
42、动 ； 在这里， 机器人应当具有上部臂， 该上部臂安装成围绕平行于旋转轴线的 轴线旋转， 相应于支承件通过极坐标在其平移过程中的角移动控制 ； 0075 - 例如， 真实探针 12 可安装在工具支架臂上， 该工具支架臂不像之前所描述的具 有四个致动器那样被专门的致动器驱动， 而是通过形成被动组件的物体， 它具有用于使探 针的端部与工作区域接触的回动弹簧系统。可以理解， 在不脱离本发明的范围的情况下， 控制模块产生这样的信号， 该信号适于前面看到的五个致动器而非六个致动器的每一种情 况 ； 0076 - 与机器人的每一个臂相关联的角位置传感器可为初始设置的相关传感器。可以 理解， 在描述的实施例。
43、中， 使用绝对位置传感器的优点是它们使避免校准步骤成为可能 ； 0077 - 专家鉴定位置不包括控制站， 设置在操作地点的控制模块经由接收器直接接收 由合集成在虚拟探针中的传感器测量的值 ； 0078 - 操作地点还包括回波描记术监测器， 且该监测器经由接收器作为输出将视频图 像传递到监测器， 医学专家依靠该监测器进行他或她的检查 ； 0079 - 医学专家可以通过不同类型的成像工具远程给出他或她的指令。同时对于专家 而言能够处理单个探针是特别有利的， 该探针能传递涉及希望的平移和旋转控制的信息， 可以设想， 作为简化设计， 使医学专家控制虚拟探针以确定要引起的倾斜， 并使他或她同时 处理操纵。
44、杆类型的控制以驱动探针的平移。 说 明 书 CN 103732362 A 10 8/8 页 11 0080 因此， 本发明不限定为符合按照图 1 到 6 明确示出的实施例的设备， 也可以注意 到， 本发明不限定为与远程回波描记术操作相关的优选应用。本发明也可用于机械条件下 的工具的操作， 该操作需要分离的控制和命令中心， 例如在敌对环境中。 说 明 书 CN 103732362 A 11 1/6 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 12 2/6 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 13 3/6 页 14 图 3 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 14 4/6 页 15 图 4 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 15 5/6 页 16 图 5 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 16 6/6 页 17 图 6 说 明 书 附 图 CN 103732362 A 17 。