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在远程医疗手术床系统中,控制指令通过网络远端传送至手术床,按照指令要求,系统准确控制手术床的工作状态、各种姿态及位移等,从而进一步配合医疗机器人实施医疗手术。研究远程手术床控制的目的在于辅助远程医疗手术,为实现精确的远程手术提供帮助。
嵌入式控制器是远程手术床系统的核心部分,是实现系统控制的关键。它的上一级为手术床监控中心,与控制器相连的下一级是被控对象——手术床,其功能在整个远程手术床系统中类似于人的大脑,手术床系统的所有相关功能都要通过它才能得以实现。本文应用嵌入式技术,对控制器和上层手术床监控中心进行了研究。
本课题以嵌入式控制器为主要研究内容。首先,为控制器搭建了一个基本的嵌入式硬件平台,并选择了合适的Linux操作系统。在此基础上,开发以Linux为基础的触摸屏驱动和应用程序、网卡驱动和应用程序、GPRS扩展模块,通过这些软件和硬件外围扩展设备,为控制器控制手术床提供了现场及远程不同的方式。
第二,为实现嵌入式控制器对远程控制命令的接收、存储与处理,本课题采用异地与本地两种指令传输、动作控制方式。异地监视、控制方式包括以太网有线通信和GPRS无线通信两种,其中,以太网通信是主要的传输途径,GPRS无线通信作为以太网通信的辅助手段,保证了控制器网络通信的可靠性,构成了远程控制指令的双重传输模式,确保了指令安全可靠发送和接收。采用触摸屏控制,以方便、快捷的方式,实现了本地控制。
最后,利用VC++软件开发了上位监控中心平台控制界面,应用Winsock编写网络通信程序,构架了监控中心与嵌入式控制器的远程通信桥梁,同时初步尝试了远程视频监控功能。引入运动建模理论,并以RBT—4S01S机械臂模拟手术床。在以上研究的基础上,进行了控制指令传输的实验,实验结果表明可以达到控制手术床运动的预期要求。
本课题得到了国家高技术研究发展计划(863计划)所属预研子课题(2005AA421022-2)的支持,主要的工作是针对基于嵌入式的远程手术床系统的控制器,在其控制与通信方面进行了研究。所完成的控制器部分软硬件设计,为未来远程手术床系统的后续开发和实际应用奠定了基础。