一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置与流程

1.本技术涉及医疗器械应用领域，尤其是涉及一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置。


背景技术：

2.医疗无影灯用来照明手术部位，以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度的小的、对比度低的物体。由于施手术者的头、手和器械均可能对手术部位造成干扰阴影，因而手术无影灯就应设计得能尽量消除阴影，并能将色彩失真降到最低程度。
3.然而实际应用时，医疗无影灯的调节往往只关注术野区域，而忽视医务工作人员的站位，在手术期间，医务工作人员长时间站立在无影灯下方，有一部分光线是直接照射在医务工作人员头部后脑勺，而发出的光没有隔绝红外线，如此医护工作人员的头部温度升高，可能引起病人术野温度身高，加快体液流失，影响整体手术效果。


技术实现要素：

4.为了解决在术中尽可能避免长期照射医务人员头部引起病人术野温度升高加快体液流失的问题，本技术提供一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置。
5.本技术提供的一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，采用如下的技术方案：一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，包括以下步骤：获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息；根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
6.通过采用上述技术方案，无影灯在启动之前根据术野具有多个参考姿态，在用户选中一个作为当前姿态信息时，将其他的参考姿态作为备用姿态信息，以便在手术过程中检测到照射范围内的头部热能满足警戒条件，选择绕过该人员照射的备用姿态信息，进行无影灯姿态切换调整。并且本案在确认目标姿态信息后，还会根据用户的指令来选择无影灯路径以执行。
7.可选的，所述获取无影灯的多个备用姿态信息，包括：确认目标术野范围；将满足目标术野范围内符合无影要求的无影灯姿态设为参考姿态信息；将与当前姿态信息距离在预设范围的参考姿态信息，作为备用姿态信息。
8.通过采用上述技术方案，在设置备用姿态信息时还会充分考虑到无影灯移动的范围，选择在预设范围内的参考姿态信息，能够保证在无影灯按照无影灯路径方案切换自身姿态的过程足够快，也减少了再移动过程中术野光照的不稳定时长。
9.可选的，计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，包括：获取当前无影灯所照射范围内的当前红外线图像；识别所述当前红外线图像中所有人员的头部轮廓和相对位置，并根据人员的头部轮廓分割所述当前红外线图像为人员局部红外线图像；计算每个人员的人员局部红外线图像所对应的热能。
10.通过采用上述技术方案，通过当前红外线图形确定头部轮廓，以及根据红外线图像的表现对应读取热能，在热能判断方面更为直观和迅速。
11.可选的，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位，包括：人员头部的热能超出热能警戒值后达到临界时长，将所述人员设置为避光人员；获取所述避光人员的当前位置；将所有避光人员对应的当前位置设置为避光位。
12.通过采用上述技术方案，热能警戒值代表了人员头部过热，能够产生红外线以干扰术野热能，在超过临界时长后判定当前人员是需要长期在该位置进行工作的，故而将其位置设定为避光位，自动调整的无影灯的姿态以避免向该避光位进行照射。
13.可选的，根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息，包括：以当前姿态信息所照向目标术野的光强为标准光强，计算每个备用姿态信息对应的无影灯要达到所述标准光强所需要的备用功率；计算无影灯在备用姿态信息以备用功率工作时，照向所述避光位所产生的备用热能；根据预设规则，选择所述备用热能所对应的备用姿态信息作为目标姿态信息。
14.通过采用上述技术方案，在从备用姿态信息中选择目标姿态信息时，充分考虑到了目标术野在姿态调整前后的光强稳定，并以此计算出该姿态下所需的备用功率，进而计算出该姿态下的无影灯照向避光位的热能，供选择以作为目标姿态信息。
15.可选的，根据预设规则，选择所述备用热能所对应的备用姿态作为目标姿态信息，包括：筛选每个避光位所对应的所述备用热能均低于安全热能值的备用姿态信息，作为可选姿态信息；选择与当前姿态信息最近的可选姿态信息作为目标姿态信息。
16.通过采用上述技术方案，筛选照向避光位的热能低于安全热能值的作为参考姿态信息，以保证从可选姿态信息中选择目标姿态信息时，对于避光位的热能进行限制。在依然具有多个可选姿态信息情况下，优先选择与当前姿态信息之间距离最近的作为目标姿态信息，从而保证姿态切换的时候效率更快，无影灯的前后术野区域的影响最小。
17.可选的，根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯移动到目标姿态信息，包括：在预设时长内未收到用户选择信息以选择无影灯路径方案时，统计每个无影灯路径方案对应的自动机械臂运动次数和单次运动幅度，根据自动
机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值；选择自动机械臂运动幅值最低的无影灯路径方案，以控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
18.通过采用上述技术方案，若用户没有选择无影灯路径方案时，则会优先根据运动次数和单次运动幅度来计算整体幅值，进而选择整体运动量最小的作为被选择的无影灯路径方案供执行。
19.可选的，根据自动机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值，包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的单次归一值的和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。
20.通过采用上述技术方案，计算运动幅值时充分考虑到了每个运动关节/伸缩机构的运动范围，采用归一化的方式平衡每个关节的运动幅度比例，进而保证在运动幅值的计算中更为合理。
21.可选的，根据自动机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值，包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；将每个自动机械臂的单次归一值与自动机械臂关节预设的摩擦系数相乘，得到能耗系数；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的能耗系数之和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。
22.通过采用上述技术方案，计算运动幅度的时候不仅考虑到了每个关节的运动范围还会考虑到摩擦系数，充分考虑到了关节运动的难度和范围，在进行归一化后在进行运动幅值，整体的计算准确度进一步提高。
23.本发明还提供一种基于自动机械臂的无影灯路径规划装置，包括：数据采集模块，用于获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；热能监测模块，用于计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能；设置模块，用于在热能监测模块所监测的热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；选择模块，用于根据照向所述避光位的热能，选择备用姿态信息作为目标姿态信息；路径生成模块，用于根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；执行模块，用于根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
24.通过采用上述技术方案，无影灯在启动之前根据术野具有多个参考姿态，在用户选中一个作为当前姿态信息时，将其他的参考姿态作为备用姿态信息，以便在手术过程中检测到照射范围内的头部热能满足警戒条件，选择绕过该人员照射的备用姿态信息，进行无影灯姿态切换调整。并且本案在确认目标姿态信息后，还会遵从用户的指令来选择无影灯路径以执行。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本案中的无影灯在使用过程中会监测照射范围内所有头部的热能，并在头部热能满足警戒条件时，进行姿态切换调整。
26.2.本案中进行姿态调整时充分考虑到术野的无影要求，同时在姿态切换调整还能够保证术野前后的亮度不变，减少姿态切换的用时。
27.3.本案在进行选定备用姿态后，根据运动幅度来怼各个无影灯路径方案进行选择，从而选择整体的运动幅值最低的无影灯路径方案进行调整。
附图说明
28.图1是本发明第一实施方式提供的一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法的流程图；图2是本发明第二实施方式提供的一种基于自动机械臂的无影灯路径规划装置的模块示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图，对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
30.在以下描述中，为了解释的目的，阐述了很多具体细节，以便提供对发明构思的彻底理解。作为本说明书的一部分，本公开的附图中的一些附图以框图形式表示结构和设备，以避免使所公开的原理复杂难懂。为了清晰起见，实际具体实施的并非所有特征都有必要进行描述。在本公开中对“一个具体实施”或“具体实施”的提及意指结合该具体实施所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个具体实施中，并且对“一个具体实施”或“具体实施”的多个提及不应被理解为必然地全部是指同一具体实施。
31.除非明确限定，否则术语“一个”、“一种”和“该”并非旨在指代单数实体，而是包括其特定示例可以被用于举例说明的一般性类别。因此，术语“一个”或“一种”的使用可以意指至少一个的任意数目，包括“一个”、“一个或多个”、“至少一个”和“一个或不止一个”。术语“或”意指可选项中的任意者以及可选项的任何组合，包括所有可选项，除非可选项被明确指示是相互排斥的。短语“中的至少一者”在与项目列表组合时是指列表中的单个项目或列表中项目的任何组合。所述短语并不要求所列项目的全部，除非明确如此限定。
32.第一实施方式：本发明第一实施方式提供一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，包括以下步骤：获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息；根据所述当前姿态信息和目
标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
33.无影灯在启动之前根据术野具有多个参考姿态，在用户选中一个作为当前姿态信息时，将其他的参考姿态作为备用姿态信息，以备在手术过程中检测到照射范围内的头部热能满足警戒条件，选择绕过该人员的备用姿态进行，进行无影灯姿态切换调整。并且本案在确认目标姿态信息后，还会根据用户的指令来选择无影灯路径以执行。
34.下面对本实施方式的数字模型生成及发布方法实现细节进行具体说明，以下内容仅为方便理解提供的实施细节，并非本实施本方案的必须，本实施方式的具体流程如图1所示。
35.步骤101，获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息。
36.具体而言，无影灯在启动之前根据术野要求，预先设置多个可供选择的参考姿态，每个参考姿态下无影灯均能够保证术野区域无影。在手术之前，用户选择一个参考姿态作为当前姿态信息，并进行姿态调整，此时将其他的参考姿态都作为备用姿态信息预存。
37.在一些示例中，所述获取无影灯的多个备用姿态信息，包括：s1-1，确认目标术野范围；s1-2，将满足目标术野范围内符合无影要求的无影灯姿态设为参考姿态信息；s1-3，将与当前姿态信息距离在预设范围的参考姿态信息，作为备用姿态信息。
38.该方案中首先确认术野范围，随后设置符合无影要求的参考姿态信息。在获得参考姿态信息后，根据与当前姿态信息之间的距离来进行筛选，以保证作为当前姿态信息的备用姿态信息不会距离太远，也方便后续从备用姿态信息中选择目标姿态信息时能够迅速和准确。在设置备用姿态信息时还会充分考虑到无影灯移动的范围，选择在预设范围内的参考姿态信息，能够保证在无影灯按照无影灯路径方案切换自身姿态的过程足够快，也减少了再移动过程中术野光照的不稳定时长。
39.步骤102，计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位。
40.具体而言，步骤102中无影灯的设备处还设有红外线摄像仪，用以拍摄无影灯照射范围内的所有图像。计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，包括：s2-1，获取当前无影灯所照射范围内的当前红外线图像；s2-2，识别所述当前红外线图像中所有人员的头部轮廓和相对位置，并根据人员的头部轮廓分割所述当前红外线图像为人员局部红外线图像，s2-3，计算每个人员的人员局部红外线图像所对应的热能。
41.其中，s2-1中的红外线图像是红外线摄像仪拍摄的无影灯照射范围的图像。s2-2中首先根据红外线图像的识别出人体轮廓，随后再识别人体轮廓中头部区域作为头部轮廓，随后根据该头部轮廓在图像中的位置结合红外线摄像头的焦距、红外线摄像头的姿态，计算出该头部轮廓对应现实生活中的位置。识别红外线图像中的人体轮廓、人体轮廓中头部区域均是采用的图像识别技术，该技术已经被广泛应用，本案仅仅是该技术的应用并未做出改进，此处并不做过多赘述。
42.根据该头部轮廓在图像中的位置结合红外线摄像头的焦距、红外线摄像头的姿态，计算出该头部轮廓对应现实生活中的位置具体为：以红外线摄像头为中心设置现实坐标系和虚拟镜面坐标系，其中现实坐标系指代现实中的空间位置，虚拟镜面坐标系中指代
在摄像头中的镜面虚拟空间中的位置，根据红外线摄像头的姿态和焦距得到虚拟镜面坐标系与现实坐标系之间的对应关系；在实际应用时，根据红外线摄像头的红外线图像中识别出头部轮廓，并得出该头部轮廓在虚拟镜面坐标系的位置，接着根据所述对应关系将虚拟镜面坐标系的位置换算成现实坐标系的位置，并将换算出的现实坐标系的位置设定为相对位置。考虑到后续可能存在调焦距的动作可能性，本案中将相对位置设定为现实坐标系中的位置。
43.s2-3中计算每个人员对应的人员局部红外线图像的热能是通过红外线成像的色度来进行的，具体为：预先对红色的色度来进行排序，每个色度对应一个热能数值；步骤s2-3运行时，读取人员局部红外线图像中的每个像素的红色色度得到像素色度集，将所述像素色度集中最大的色度对应的热能数值作为整个图像对应的热能。
44.在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位，包括：s2-4人员头部的热能超出热能警戒值后达到临界时长，将所述人员设置为避光人员；s2-5，获取所述避光人员的当前位置；s2-6，将所有避光人员对应的当前位置设置为避光位。
45.其中s2-4中热能警戒值是由用户预先设定的，通常设定为能够影响术野区域病人血液流通的最低热能。临界时长往往也是设定由用户预先设定的。s2-5中的避光人员的当前位置就是s2-3中的相对位置，也就是说，避光人员的位置设置为避光人员对应红外线图像中人员轮廓在现实坐标系中所对应的相对位置。
46.热能警戒值代表了人员头部过热，能够产生红外线以干扰术野热能，在超过临界时长后判定当前人员是需要长期在该位置进行工作的，故而将其位置设定为避光位，自动调整的无影灯的姿态以避免向该避光位进行照射。
47.在一些示例中，人员头部的热能超出热能警戒值时，还会输出告警信号。告警信号输出的表现形式是直接进行红灯闪烁，或者语音播报该超出热能警戒值的人员在现实坐标系中的相对位置，以提示对应的医护人员及时更换到避光位置。在热能超出警戒值时此时该医护人员已经对术野区域病人的血液流通产生影响了，及时的进行通知方便医护人员调整自身位置和姿态。
48.步骤103，根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息。
49.具体而言，根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息，包括：s3-1，以当前姿态信息所照向目标术野的光强为标准光强，计算每个备用姿态信息对应的无影灯要达到所述标准光强所需要的备用功率；s3-2，计算无影灯在备用姿态信息以备用功率工作时，照向所述避光位所产生的备用热能；s3-3，根据预设规则，选择所述备用热能所对应的备用姿态信息作为目标姿态信息。
50.在从备用姿态信息中选择目标姿态信息时，充分考虑到了目标术野在姿态调整前后的光强稳定，并以此计算出该姿态下所需的备用功率，进而计算出该姿态下的无影灯照相避光位的热能，供选择以作为目标姿态信息。
51.在一些示例中，步骤s3-3的执行包括：展示步骤s3-2中多组备用姿态信息和备用热能，供用户进行选择；根据用户选择信息，将用户选择信息对应的备用姿态信息作为目标姿态信息；若在规定时长内未收到用户选择信息，则选择备用热能最低的备用姿态信息作为目标姿态信息。实现用户对于目标姿态信息的选择。
52.在一些示例中，步骤s3-3的执行包括：筛选每个避光位所对应的所述备用热能均
低于安全热能值的备用姿态信息，作为可选姿态信息；选择与当前姿态信息最近的可选姿态信息作为目标姿态信息。
53.通过采用上述技术方案，筛选照向避光位的热能低于安全热能值的作为参考姿态信息，以保证从可选姿态信息中选择目标姿态信息时，对于避光位的热能进行限制。在依然具有多个可选姿态信息情况下，优先选择与当前姿态信息之间距离最近的作为目标姿态信息，从而保证姿态切换的时候效率更快，无影灯的前后术野区域的影响最小。
54.步骤104，根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择。
55.具体而言，机械臂运动规则通常是由厂家设置的，代表了整个无影灯所在机械臂的移动规则。以当前姿态信息作为起点，以目标姿态信息作为重点，以机械臂运动规则为骨架，设置出多个无影灯路径方案以满足实际机械臂运动规则，同时向外展示以供用户进行选择。向外展示的方式可以是直接通过显示屏向外展示，也可以向与其通信连接的客户端发送多个无影灯路径方案，由该客户端通过显示屏向外展示。
56.步骤105，根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
57.具体而言，在步骤104执行后，用户选择无影灯路径方案，控制自动机械臂按照无影灯路径方案进行调整，使得该无影灯调整姿态为目标姿态信息。
58.具体的，步骤105的执行包括：s5-1在预设时长内未收到用户选择信息以选择无影灯路径方案时，统计每个无影灯路径方案对应的自动机械臂运动次数和单次运动幅度；s5-2，根据自动机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值；s5-3，选择自动机械臂运动幅值最低的无影灯路径方案，以控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
59.若用户没有在预设时长内选择无影灯路径方案时，则会优先根据运动次数和单次运动幅度来计算整体幅值，进而选择整体运动量最小的作为被选择的无影灯路径方案供执行。例如，将所有单次运动的幅度进行累加，得到整体旋转角度和整体运动长度，随后根据预设权重（a和b），计算出整体幅度值=整体旋转角度*a+整体运动长度*b，最终选择运动幅值最低的无影灯路径方案。
60.在一些示例中，步骤s5-2的执行包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的单次归一值的和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。
61.本示例在计算运动幅值时充分考虑到了每个运动关节/伸缩机构的运动范围，采用归一化的方式平衡每个关节的运动幅度比例，进而保证在运动幅值的计算中更为合理。
62.在一些示例中，步骤s5-2的执行包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；将每个自动机械臂的单次归一值与自动机械臂关节预设的摩擦系数相乘，得到能耗系数；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的能耗系数之和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。
63.本示例，计算运动幅度的时候不仅考虑到了每个关节的运动范围还会考虑到摩擦系数，充分考虑到了关节运动的难度和范围，在进行归一化后在进行运动幅值，整体的计算准确度进一步提高。
64.上述各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要是包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内，对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
65.第二实施方式：本发明的第二实施方式提供一种基于自动机械臂的无影灯路径规划装置，如图2所示，包括：数据采集模块201，用于获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；热能监测模块202，用于计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能；设置模块203，用于在热能监测模块所监测的热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；选择模块204，用于根据照向所述避光位的热能，选择备用姿态信息作为目标姿态信息；路径生成模块205，用于根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；执行模块206，用于根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。
66.在具体实施时，本案中的基于自动机械臂的无影灯路径规划装置中执行模块205与机械臂的控制中心连接，从而实现执行模块通过控制中心控制机械臂按照无影灯路径方案运动，使得与机械臂连接的无影灯调节到目标姿态信息所对应的位置。
67.本装置在运行时，无影灯在启动之前根据术野具有多个参考姿态，在用户选中一个作为当前备用姿态信息时，将其他的参考姿态作为备用姿态信息，以备在手术过程中检测到照射范围内的头部热能满足警戒条件，选择绕过该人员的备用姿态进行，进行无影灯姿态切换调整。并且本案在确认目标姿态信息后，还会遵从用户的指令来选择无影灯路径以执行。
68.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，包括：获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息；根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。2.根据权利要求1所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，所述获取无影灯的多个备用姿态信息，包括：确认目标术野范围；将满足目标术野范围内符合无影要求的无影灯姿态设为参考姿态信息；将与当前姿态信息距离在预设范围的参考姿态信息，作为备用姿态信息。3.根据权利要求1所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，包括：获取当前无影灯所照射范围内的当前红外线图像；识别所述当前红外线图像中所有人员的头部轮廓和相对位置，并根据人员的头部轮廓分割所述当前红外线图像为人员局部红外线图像，计算每个人员的人员局部红外线图像所对应的热能。4.根据权利要求1所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位，包括：人员头部的热能超出热能警戒值后达到临界时长，将所述人员设置为避光人员；获取所述避光人员的当前位置；将所有避光人员对应的当前位置设置为避光位。5.根据权利要求1所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息，包括：以当前姿态信息所照向目标术野的光强为标准光强，计算每个备用姿态信息对应的无影灯要达到所述标准光强所需要的备用功率；计算无影灯在备用姿态信息以备用功率工作时，照向所述避光位所产生的备用热能；根据预设规则，选择所述备用热能所对应的备用姿态信息作为目标姿态信息。6.根据权利要求4所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，根据预设规则，选择所述备用热能所对应的备用姿态作为目标姿态信息，包括：筛选每个避光位所对应的所述备用热能均低于安全热能值的备用姿态信息，作为可选姿态信息；选择与当前姿态信息最近的可选姿态信息作为目标姿态信息。7.根据权利要求1所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯移动到目标姿态信息，包括：在预设时长内未收到用户选择信息以选择无影灯路径方案时，统计每个无影灯路径方案对应的自动机械臂运动次数和单次运动幅度，根据自动机械
臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值；选择自动机械臂运动幅值最低的无影灯路径方案，以控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。8.根据权利要求7所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，根据自动机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值，包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的单次归一值的和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。9.根据权利要求7所述的基于自动机械臂的无影灯路径规划方法，其特征在于，根据自动机械臂运动次数和单次运动幅度，计算自动机械臂的运动幅值，包括：将无影灯路径方案中每个自动机械臂在预设的最大运动幅度设置为1；无影灯路径方案中每个自动机械臂对应的单次运动幅度根据最大运动幅度归一化，得到单次归一值；将每个自动机械臂的单次归一值与自动机械臂关节预设的摩擦系数相乘，得到能耗系数；统计该无影灯路径方案中所有自动机械臂的能耗系数之和，作为该无影灯路径方案所对应的自动机械臂的运动幅值。10.一种基于自动机械臂的无影灯路径规划装置，其特征在于，包括：数据采集模块，用于获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；热能监测模块，用于计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能；设置模块，用于在热能监测模块所监测的热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；选择模块，根据照向所述避光位的热能，选择备用姿态信息作为目标姿态信息；路径生成模块，用于根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；执行模块，用于根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。

技术总结
本申请涉及医疗器械应用的领域，提供一种基于自动机械臂的无影灯路径规划方法和装置，该方法包括获取无影灯的当前姿态信息和多个备用姿态信息；计算当前无影灯所照射范围内所有人员头部的热能，在所述热能满足警戒条件时，将对应的人员所在位置设为避光位；根据照向所述避光位的热能选择备用姿态信息作为目标姿态信息；根据所述当前姿态信息和目标姿态信息，结合预设的机械臂运动规则，得出多个无影灯路径方案，以供用户选择；根据用户选择的无影灯路径方案，控制自动机械臂调整所述无影灯到目标姿态信息。本申请在照射范围内的头部热能满足警戒条件时，无影灯进行姿态调整以避免长期照射医务人员头部引起病人术野温度升高。高。高。


技术研发人员：李卫东 邵惠华 李杰 瞿嘉
受保护的技术使用者：上海汇丰医疗器械股份有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/7