1、远程超声机器人 通用技术条件Robotic ultrasound for teleoperationGeneral technical specification目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 性能要求25 功能要求46 试验方法67 包装、标志、贮存和运输98 随机文件10IIIT/SZAS 712023远程超声机器人 通用技术条件1 范围本文件规定了远程超声机器人技术要求,包括术语和定义、技术要求、功能要求、检验要求、包装、标志、贮存和运输。本文件适用于远程超声机器人系统的设计、开发、测试、包装运输等。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB4793.1-2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分:通用要求GB9706.1-2020医用电气设备 第1部分:基本安全和基本性能的通用要求GB10152-2009B型超声诊断设备YY 0767-2009 超声彩色血流成像系统11YY
2、/T 1712-2021YY 9706.102-20213 术语和定义采用机器人技术的辅助手术设备和辅助手术系统医用电气设备下列术语和定义适用于本文件。3.1远程超声机器人 remote ultrasonic robot基于机器人主从控制技术,利用网络在主从设备间进行控制交互和多路数据传输,达到和传统设备相同或接近的实时超声诊断系统。3.2医生端主动设备 doctor-end master device用于实时控制病人端从动设备,并接收回传的超声图像或音视频数据,简称“医生端”。3.3病人端从动设备 patient-end slave device用于实时接收并执行医生端主动设备的控制指令,并上传超声图像或音视频数据,简称“病人端”。3.4有效工作区间 effective workspace从动设备末端执行器参考点所能掠过的,且能够实现制造商预期用途的空间范围。 来源:YY/T 1712-2021,术语和定义 3.133.5主从控制延迟时间 master-slavecontrol time delay从端设备复现主端设备运动的延迟时间。来源:YY/T 1712-2021,术语和定义3.
3、243.6保护性停止时间 protective stopping time病人端运动装置与环境发生接触碰撞后保护性停止消耗的最长时间。3.7稳定接触力 stable contact force正常工作状态下,病人端末端执行器与人体稳定接触时的作用力。3.8安全接触力 protective contact force病人端运动装置与环境发生接触碰撞后保护性停止的最大接触力。3.9额定速度 rated velocity正常工作时,病人端允许达到的最大速度。 来源:YY/T 1712-2021,术语和定义3.163.10末端执行器 end effector为使病人端完成超声检查而安装在机械臂末端处的装置。 来源:YY/T 1712-2021,术语和定义3.174 性能要求4.1 远程超声机器人运行原理远程超声机器人由医生端和病人端组成,通过网络连接后,超声医生在医生端操作仿形探头进行扫图操作,控制系统采集医生操作过程中的位姿与按压力信息传输到病人端,病人端控制机器人运动系统完成特定部位超声扫描动作还原。检查过程中,超声医生能够在医生端屏幕实时看到病人端采集和传输的超声图像,并通过控制医生端超
4、声键盘完成对病人端超声设备远程实时参数调节,此外医生与病人可以通过音视频系统进行实时音视频交互。远程超声机器人系统组成如下:a) 医生端主动设备,包含主控计算机、运动控制系统、力传感系统、超声控制系统、音视频系统、超声图像显示系统、电源系统等;b) 病人端从动设备,包含主控计算机、运动执行系统、力传感系统、超声成像系统、音视频系统、电源系统等。4.2 外观与结构设备外观与结构要求如下:a) 设备外表面应整洁、无划痕、裂缝等缺陷;b) 面板上文字和标志应清楚易认、持久;c) 控制和调节结构应灵活、可靠,紧固部位无松动。4.3 超声模块性能要求超声模块性能要求如下:a) B型超声成像系统性能应符合GB 10152-2009的要求;b) 超声彩色血流成像系统性能应符合YY 0767-2009的要求; c) 超声频谱多普勒成像系统性能应符合YY 0767-2009的要求。4.4 设备安全要求设备安全要求如下:a) 安全要求应符合GB 9706.1-2020、GB 9706.237-2020;b) 电磁兼容要求应符合YY 9706.102-2021与GB 9706.237-2020第202.6条
5、的规定。4.5 控制性能4.5.1 主从控制位置准确度主从控制X、Y方向位置准确度标称值1 mm,实测值应不大于标称值。4.5.2 主从控制位置重复性主从控制X、Y方向位置重复性标称值0.1 mm,实测值应不大于标称值。4.5.3 主从控制姿态准确度主从控制姿态准确度标称值1 ,实测值应不大于标称值。4.5.4 主从控制姿态重复性主从控制姿态重复性标称值0.5 ,实测值应不大于标称值。4.5.5 主从控制稳定接触力控制精度主从控制稳定接触力范围3N-40N,在设定值处满足准确度标称值3 N,实测值应不大于标称值。4.5.6 主从控制有效工作区间从动设备有效工作区间要求如下:a) 主从控制从动设备末端执行器有效工作区间标称值L600 mmW300 mmH350 mm,实测值应不小于标称值;b) 主从控制从动设备末端执行器末端与竖直方向的最大偏转角标称值70 ,末端最大旋转角度标称值170 ,实测值应不小于标称值。4.5.7 主从控制延迟时间主从控制延迟时间标称值250 ms,实测值应不大于标称值。4.5.8 安全接触力从动设备运动时的安全接触力标称值120 N,实测值应不大于标称值。4.
6、5.9 保护性停止时间从动设备运动发生碰撞后保护性停止时间标称值500 ms,实测值应不大于标称值。4.5.10 额定速度从动设备额定速度要求如下:a) 从动设备 X、Y 方向额定线速度标称值 375 mm/s;Z 方向额定速度向下标称值 125 mm/s,向上标称值 375 mm/s,实测值应不大于标称值;b) 从动设备 RX、RY 方向额定角速度标称值 0.75 rad/s,实测值应不大于标称值。4.6 设备运行网络指标4.6.1 传输速率设备正常运行所要求的最低上下行网络速率20 Mbps,实测值应不小于标称值。4.6.2 传输时延设备正常运行所要求的最大端到端网络时延100 ms,实测值应不大于标称值。4.6.3 传输可靠性设备正常运行所要求的丢包率小于5 %,实测值应不大于标称值。5 功能要求5.1 设备功能5.1.1 设备管理设备应具有管理功能如下:a) 医生端与病人端设备连接和管理功能;b) 医生端/病人端控制软件能实现启动后自检,自检异常能给出提示;c) 医生端与病人端设备通过网络进行配对连接,能实现机械臂实时运动控制,动态图像传输,实时超声参数调节以及音视频交流;d)
7、 医生端支持查看病人端设备在线列表。5.1.2 设备连接设备应具有连接功能如下:a) 医生端支持选择指定病人端建立网络连接,连接成功后能给出提示;b) 医生端/病人端支持自行断开与现有病人端/医生端的连接。5.2 软件功能5.2.1 账户管理账户管理应具有功能如下:a) 医生端具有新建、修改、删除账户功能;b) 医生端/病人端账户登录功能;c) 医生端/病人端修改账户密码功能。5.2.2 数据管理数据管理应具有功能如下:a) 医生端/病人端支持搜索和浏览病人信息;b) 病人端支持浏览发送病人数据;c) 医生端支持管理超声检查数据;d) 医生端支持编辑、预览、查看和发送报告。5.2.3 日志功能日志功能应具有功能如下:a) 医生端/病人端支持记录设备操作使用数据;b) 医生端/病人端支持日志查看、导出、下载。5.2.4 资料传送与接收医生端/病人端应支持图片、视频等不同格式文件传送和接收功能。5.3 远程控制与传输5.3.1 远程调控功能远程调控应具有功能如下:a) 医生端支持实时调节超声参数;b) 医生端支持显示病人端超声系统界面;c) 医生端支持选择使用不同超声探头类型,针对不同探头
8、类型设置稳定接触力上限阈值。5.3.2 机械臂功能机械臂应具有功能如下:a) 医生端支持通过操作模块远程控制机械臂末端探头移动和转动;b) 医生端支持通过操作模块下压操控板远程控制机械臂末端探头下压力,稳定接触下压力不会超过设置接触力上限阈值;c) 医生端连接病人端后,在进行甲状腺、颈动脉等部位检查时,机械臂被限制朝人脸方向做偏转运动。5.3.3 音视频功能音视频系统应具有功能如下:a) 医生端支持清晰流畅显示病人端的现场音视频;b) 病人端支持清晰流畅显示医生端的现场音视频。5.4 安全要求5.4.1 数据存储要求病人信息数据应采用数据库加密存储,超声影像数据应进行信息脱敏后保存。5.4.2 用户访问控制软件应具有权限管理功能,提供系统用户身份验证,用户身份验证不通过不允许使用。5.4.3 用户类型及权限软件应具有权限管理功能,提供系统用户登录,无权限用户不允许登录,应支持不同类型用户登录,且不同类型用户拥有不同的权限。5.4.4 网络环境检测功能设备应具有网络环境检测功能如下:a) 医生端/病人端应有当前网络态势感知能力,能够及时监测网络性能指标并显示当前网络信号状况;b) 软件应实时检测网络环境,当网络环境恶劣时,及时采取有效的安全防护措施。5.4.5 设备安全管控功能为防止因系统出现故障或网络异常无法控制机械臂导致临床事故,设备应具备安全管控功能:a) 设备宜以6 s的频率自动检测设备状态与网络状态,当检测到自身设备有影响临床操作的故障时,自动让机械臂停止工作;b) 机械臂宜以6 s的频率检测自身状态与网络状态,当检测到有影响临床操作的故障时,立即停止工作;c) 病人端应具备急停开关按钮,紧急情况下按下按钮,强制机械臂停止工作。6 试验方法6.1 试验条件6.1.1 环境条件符合远程超声机器人医生端/病人端规定使用的环境条件如下:a) 环境温度:0 -40 ;b) 相对湿度:30 %RH-80 %RH,无冷凝;c) 大气压力:70 kPa-106 kP
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