CN107498590A - 一种大型设备移动导航仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型设备移动导航仪，包括控制单元、执行单元和壳体，执行单元包括激光发射器和激光角度控制器。本发明通过发射指示激光并控制激光的指示角度，解决现有技术中存在的大型设备移动时难以准确定位需要反复调整的问题。本发明使用范围广泛，受设备所在初始位置和角度影响小，安装及拆卸方便，定位精准，减少大型设备移动时需要反复调整的时间和精力。

Description

一种大型设备移动导航仪

技术领域

本发明属于导航技术领域，尤其涉及一种大型设备移动导航仪。

背景技术

日常工作中一些大型设备的使用时需要移动，并且要精准移动到指定位置，在医疗操作中对设备的定位精度要求尤其高。大型设备笨重而且轮子普遍较小，由于不经常移动，轮轴长期下来容易变形和缺少润滑，移动时比较费力。而且大型设备一般在狭小的室内使用，不便于调整方向，难以精准定位。

以达芬奇手术机器人为例，机器人手术的术前准备工作要求很高，需要安装专用器械套、校正镜头、自机和安装机器臂等，其中最需要技巧，或者医护配合要求最高的就是泊机环节。

机器人手术***的泊机就是在手术医师的引导下，台下护士将机器人***推到手术床旁与患者连接，对机器的角度和位置都有很高的要求，稍微偏差一点，就可能导致机器臂与患者身上的套管无法连接。加之机器人***体积庞大，台下护士需要在十分狭小的空间完成转向、对准、前进等精确动作，难度很大，经常需要反复多次调整，浪费手术的宝贵时间。

这主要是因为人工引导的主观性很强、用词模糊，无法精确定位，且台上引导医师的左右和推机护士的左右正好相反，使台下护士很难精确对准医师所指示的位置，沟通障碍常见，进而显著地延长了术前准备时间。因此，泊机的快慢及准确性几乎取决于台下护士的熟练程度和本身的空间感，一名熟练的护士与新手之间的差距可达几十倍。如何让每位护士都能在短时间内准确快速的完成泊机，缩短术前准备时间，成为我们关注的问题。

有学者曾尝试将泊机路线标记在地面上。但由于手术床经常移动，标记的路线常常需要修改，因此很不方便。又有学者将标记装置安置在手术床上，这样就不受手术床的位移影响。但有些手术需要机器人在手术床的左侧或右侧，有些手术还会与手术床成一定角度，上述激光引导方式会很不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型设备移动导航仪解决现有技术中存在的大型设备移动时难以准确定位的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种大型设备移动导航仪，其特征在于：包括控制单元、执行单元和壳体；所述控制单元包括开关和主控电路；所述执行单元包括激光发射器和激光角度控制器；所述壳体包括固定件和调节件。

进一步地，所述壳体通过固定件和调节件与需要导航的设备连接，固定件是挂钩或吸盘或粘性贴。

进一步地，所述调节件是可挠曲的管道或条状物，调节件一端连接固定件，另一端连接壳体。

进一步地，所述调节件是球窝关节或万向节，调节件一端连接固定件，另一端连接壳体。

进一步地，所述球窝关节或万向节有两个，分别安装在壳体上和固定件上，中间以连杆连接，球窝关节内或万向节转轴内有摩擦面。

进一步地，所述激光发射器安装在壳体上，发射的激光是直线激光或十字激光。

进一步地，所述激光角度控制器是安装在激光发射器前方的激光反射面，通过旋转轴和水平支架与壳体连接。

进一步地，所述激光角度控制器是通过旋转轴与壳体连接的旋转座，与激光发射器固定连接。

进一步地，所述控制单元内设有遥控接收器。

进一步地，所述壳体上设有水平仪，所述激光角度控制器旁设有测量偏转角度的刻度。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，具有以下优点：(1)使用范围广泛，受设备所在初始位置和角度影响小；(2)简单易学，尤其适合经验不丰富的新手；(3)定位精准，减少反复调整的时间和精力；(4)安装及拆卸方便，可调节导航仪的水平角度以适应各种结构的设备，自带电源，不用改设备内部电路。

附图说明

图1是本发明实施例一中大型设备移动导航仪的结构示意图；

图2是实施例一中大型设备移动导航仪在简单路径操作时的步骤一；

图3是实施例一中大型设备移动导航仪在简单路径操作时的步骤二；

图4是实施例一中大型设备移动导航仪在简单路径操作时的步骤三；

图5是实施例二中只有单一固定激光发射器的导航仪的结构示意图；

图6是实施例三中带激光反射面的导航仪的结构示意图；

图7是实施例四中带双球窝调节件和激光反射面的导航仪的结构示意图；

图8是实施例五中只有单一旋转激光发射器的导航仪的结构示意图；

图9是实施例六中大型设备移动导航仪在复杂路径操作时的步骤一；

图10是实施例六中大型设备移动导航仪在复杂路径操作时的步骤二；

图11是实施例六中大型设备移动导航仪在复杂路径操作时的步骤三；

图12是实施例六中大型设备移动导航仪在复杂路径操作时的步骤四；

图13是实施例六中大型设备移动导航仪在复杂路径操作时的步骤五；

其中：1-控制单元，2-执行单元，3-壳体；

21-固定激光发射器，22-旋转激光发射器，23-激光角度控制器，24-激光反射面，25-水平支架，26-旋转轴；

31-固定件，32-调节件，33-水平仪；

41-固定激光，42-旋转激光。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

如图1所示是本发明所述的大型设备移动导航仪，包括控制单元1、执行单元2和壳体3，控制单元1为手控装置，执行单元2包括两个直线激光发射器，一个位于壳体3内，另一个位于壳体3之外，通过旋转轴与壳体3连接。

手术机器人体积大，为了不占据空间，一般不使用时在手术室内放置在一个角落，面向手术床，无法原地大幅度转弯，需要先挪出角落才方便推动。其内部有驱动电动机，按下控制开关后可自行向前移动。操作者双手控制手术机器人背后的方向控制把手，如开电动自行车一样控制其前进方向。手术机器人右转弯时右前轮抱死，其他3个轮子围绕抱死的右前轮旋转。反之，机器人左转弯时左前轮抱死作为旋转轴。

在本实施例中手术机器人需要右转弯，将大型设备移动导航仪通过固定件31安装在机器人右前轮的前方外壳上，本实施例中固定件31是双面粘性贴。由于该处外壳与地面并非垂直，还需要调节使导航仪发射的直线激光与地面垂直。本实施例中调节件32为可挠曲的金属波纹管，水平仪33为气泡水平仪。

固定激光发射器21发射的直线激光为固定激光41，手动调节金属波纹管的方向和角度，使固定激光41指向机器人的正前方。调节金属波纹管使导航仪上的水平仪33保持水平，使固定激光41所在平面与水平面垂直。金属波纹管扭曲后可以锁定在调节好的位置。

旋转激光发射器22被固定在激光角度控制器23上，通过旋转轴26与壳体3连接。旋转激光发射器22发射的旋转激光42为直线激光，所在平面与水平面垂直，可以围绕旋转轴26水平旋转。旋转轴26周围的壳体上有测量旋转激光发射器22旋转角度的刻度，当旋转角度为0时，旋转激光42和固定激光41重合。

步骤一：如图2所示，手术机器人处于手术台上患者的左前方，角度和位置无特殊限制，只要大概面向患者即可。手术需要将设备移动到患者脚部，并使设备的中线与手术床的中线重合，如图4所示。事先测量手术床的宽度d1与手术机器人的两个前轮宽度d2，在手术床尾的地面上标注开展手术时机器人右前轮需要到达的位置，设为P点。一般情况下d1与d2接近，因此本实施例示意图中的P点与手术床的左前角在地面的投影非常接近。将旋转激光发射器22调整角度，使旋转激光42与手术床边缘平行。

步骤二：如图3所示，推动手术机器人向正前方移动使旋转激光42经过P点。

步骤三：如图4所示，控制手术机器人使其右转，以抱死的右前轮为旋转轴转动，等固定激光41旋转至经过P点时停止手术机器人旋转。此时手术机器人的中线与手术床的中线重合。推动手术机器人向正前方移动至右前轮达到P点位置，则达到了手术需要的位置。

实施例二

如图5，本实施例使用只有单一固定激光发射器的导航仪。本实施例与实施例一的区别在于没有旋转激光发射器，需要在周围空间较大可原地转弯的情况下使用。仪器调整水平的方法与实施例一相同。当手术机器人在图2位置时，如果周围空间较大，可推动手术机器人原地右转弯，使固定激光41照射到P点。然后径直将手术机器人前推直至右前轮达到P点位置，再推动手术机器人原地右转弯，使固定激光41与床沿平行，则达到了手术需要的位置。

实施例三

如图6，本实施例使用带激光反射面的导航仪。本实施例结构与实施例一相似，区别在于旋转激光发射器22被固定在壳体3内，与固定激光21上下平行排列。旋转激光发射器22前方有与水平面垂直的激光反射面24，激光反射面24经旋转轴26连接在水平支架25上。旋转激光发射器22发射的直线激光经过激光反射面24反射后形成旋转激光42。

本实施例的导航的步骤与实施例一相同。

实施例四

如图7，本实施例使用带双球窝调节件和激光反射面的导航仪。本实施例与实施例三的结构相似，区别在于，调节件不使用金属波纹管，而是使用两个球窝关节。一个球窝关节与固定件31连接，另一个与壳体3连接，两个球窝关节之间通过可伸缩直杆连接。球窝关节内有摩擦面，可以将球头锁定在调节好的位置。

本实施例与实施例三的另一个区别在于，只有一个固定激光发射器21，没有旋转激光22。固定激光发射器21前方有与水平面垂直的激光反射面24，激光反射面24经旋转轴26连接在水平支架25上。水平支架25可以旋转，使激光反射面24无法反射激光，让激光直接射向正前方，形成固定激光41。当水平支架25旋转使激光反射面24与水平面垂直后，可以将固定激光发射器21发射的直线激反射后形成旋转激光42，旋转激光反射面24可以调整旋转激光42的照射方向。

本实施例的导航的步骤与实施例一相似。

实施例五

如图8所示，本实施例使用只有单一旋转激光发射器的导航仪。本实施例与实施例一的区别在于没有固定激光发射器，使用时需要停下来调整旋转激光发射器的角度。当当旋转角度为0时，旋转激光42即可以替代固定激光41做指示作用。

本实施例的导航的步骤与实施例一相似。

实施例六

本实施例与实施例一相似，区别在于，本实施例中手术机器人需要推至患者的左侧，而且并不与手术床平行或垂直。手术机器人的初始位置和最终位置分布如图9和图13所示。

步骤一：如图9所示，在本实施例中将大型设备移动导航仪安装在机器人左前轮的前方外壳上，调节至理想位置并锁定在调节好的位置。手术机器人处于手术台上患者的左前方，角度和位置无特殊限制，只要大概面向患者即可。事先在床旁的地面上标注开展手术时机器人左前轮需要到达的位置，设为P点。将旋转激光发射器22调整角度，使旋转激光42与手术床边缘平行。

步骤二：如图10所示，推动手术机器人向正前方移动，使旋转激光42经过P点。

步骤三：如图11所示，控制手术机器人使其向右后方转，此时以抱死的左前轮为旋转轴转动，等固定激光41旋转至经过P点时停止手术机器人旋转。此时手术机器人的中线与手术床边平行。

步骤四：如图12所示，推动手术机器人向正前方移动至左前轮达到P点位置。

步骤五：如图13所示，控制手术机器人使其向左前方转，此时以抱死的左前轮为旋转轴转动，等手术机器人旋转至手术医师满意的位置时，则达到了手术需要的位置。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型设备移动导航仪，其特征在于：包括控制单元、执行单元和壳体；所述控制单元包括开关和主控电路；所述执行单元包括激光发射器和激光角度控制器；所述壳体包括固定件和调节件。

2.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述壳体通过固定件和调节件与需要导航的设备连接，固定件是挂钩或吸盘或粘性贴。

3.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述调节件是可挠曲的管道或条状物，调节件一端连接固定件，另一端连接壳体。

4.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述调节件是球窝关节或万向节，调节件一端连接固定件，另一端连接壳体。

5.根据权利要求1和权利要求4所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述球窝关节或万向节有两个，分别安装在壳体上和固定件上，中间以连杆连接，球窝关节内或万向节转轴内有摩擦面。

6.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述激光发射器安装在壳体上，发射的激光是直线激光或十字激光。

7.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述激光角度控制器是安装在激光发射器前方的激光反射面，通过旋转轴和水平支架与壳体连接。

8.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述激光角度控制器是通过旋转轴与壳体连接的旋转座，与激光发射器固定连接。

9.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述控制单元内设有遥控接收器。

10.根据权利要求1所述的大型设备移动导航仪，其特征在于：所述壳体上设有水平仪，所述激光角度控制器旁设有测量偏转角度的刻度。