手术台用的多功能智能支撑辅助设备及其控制系统的制作方法

1.本发明涉及人体支撑装置领域，特别是医疗手术台用的支撑辅助设备及其控制系统。


背景技术：

2.医疗领域的外科临床手术对主刀医生的操作要求很高，需要主刀医生高度集中精力、具有稳健体格、较高身体稳定性等的要求，以达到手术中的动作的精准性和稳定性，目前，临床手术主刀医生常规的手术姿势主要有三种，分别是坐姿、站姿和站着并向前俯身三种，其中坐姿最舒服，但因活动范围较小，局限性太大，站姿最常见，该姿势下医生不会太累，活动范围也比较大，而在完成一些距离医生比较远又不便移动到该位置的手术操作时，或者在进行某些腔隙内的操作时，则需要采用俯身或探身姿势，该姿势最不舒服的一种姿势。根据不同病情手术，整个手术操作过程需要持续数个小时之久是常见的耗时。在长时间的手术过程中，主刀医生的腿部、手臂、腰部等身体各部位会有酸、胀、痛、疲劳等不同的表现。
3.如在常规手术操作时，需要手、前臂、上臂的协同运动，在只需要前臂和手部运动的精细动作时，医生往往会把肘部贴紧躯干或支撑于手术台上，来保持手和前臂动作的稳定性和精准性，但如果手术操作部位不允许，需要长时间肘部悬空来完成某些精细动作，医生就容易感到疲劳，影响操作的精准度。还有一些需要长时间维持并费力的操作，如拉勾(专业术语，指通过手术刀划开口子后通过拉勾器械将口子拉勾住保持张开)等，也会容易造成肢体疲劳，这些对进行中的手术质量都会产生一定的影响，而且长此以往，对主刀医生的身体也会产生影响。另外，主刀医生在进行某些手术时，需要佩戴头灯设备，但在主刀医生带上手术手套时，就不允许再用手触碰非无菌区域，如果在手术过程中发现需要调节头灯的角度，则需要护士帮助调节，这样不仅效率低下，而且会存在一定的交流偏差，护士无法准确调节头灯至主刀医生想要的位置。
4.综上所述的，目前临床手术主刀医生在手术进行中存在的问题亟需改善，以提升手术质量，有鉴于此，本案发明人根据临床手术操作需要，进行研发设计，遂有本案产生。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备，其能够提供身体各个部位的支撑辅助，达到对手术进行的稳定支撑和多功能辅助使用作用，从而改善上述现有技术中存在的问题。
6.本发明的另一目的在于提供一种上述手术台用的多功能智能支撑辅助设备的控制系统，该系统能够使得设备更为智能的达到支撑辅助需要和手术进行的辅助使用需要。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备，包括供人体踩踏站立其上的站立平台、连接在站立平台上对应人体小腿支撑的小腿支撑件、连接在小腿支撑件上对应人体大腿支撑的大腿支撑件以及连接在大腿支撑件上对应
人体腹部支撑的腹部支撑件、连接在腹部支撑件上对应人体腰部支撑的腰部支撑件；还有，包括连接在腰部支撑件上对应人体臀部支撑的臀部支撑件、连接在腹部支撑件上对应人体前胸支撑的胸部支撑件和连接在腹部支撑件上对应人体手臂支撑的手臂支撑机构；所述小腿支撑件和大腿支撑件均为对应人体两腿部外侧对称设置的两组，所述手臂支撑机构为对应人体两手臂外侧对称设置的两组；
8.所述小腿支撑件包括下端连接在站立平台上的小腿支撑杆和设置在小腿支撑杆上的小腿前挡板，所述小腿支撑杆的上端安装设有膝部转动电机；所述大腿支撑件包括下端连接膝部转动电机输出轴的大腿支撑杆和设置在大腿支撑杆上的大腿前挡板，所述大腿支撑杆的上端安装有胯部转动电机；所述腹部支撑件的两端分别设有连接部与对应侧的胯部转动电机的输出轴连接，所述腰部支撑件的两端分别连接在对应侧的腹部支撑件的连接部上，所述腰部支撑件靠两端分别设有臀部转动电机，所述臀部支撑件两端分别连接在对应侧的臀部转动电机输出轴上；
9.所述手臂支撑机构包括直接或间接连接在腹部支撑件上并朝向人体前侧方向延伸的固定支架、铰接在固定支架上的多个气动推杆以及与各气动推杆的活塞杆铰接的手臂支撑件，所述气动推杆通过可实现手臂支撑件的多维度活动和限定的结构设置；
10.所述站立平台上设有左脚压力传感器和右脚压力传感器，所述大腿前挡板上设有大腿压力传感器，所述胸部支撑件上设有胸部压力传感器，所述腰部支撑件上连接有对应人体后背的后背支撑件，所述后背支撑件上设有后背压力传感器，所述手臂支撑件上设有手臂压力传感器，所述膝部转动电机、胯部转动电机和臀部转动电机均连接设置有编码器；
11.还有包括实现带动站立平台移动位置的移位机构和用于佩戴在人体头上的头灯装置以及控制设备动作的控制系统，所述控制系统包括头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块。
12.所述小腿支撑件、大腿支撑件和/或胸部支撑件上设有高度调整结构。
13.所述手臂支撑件上包括有手臂盖板，所述手臂盖板为可活动打开或闭合的结构连接在手臂支撑件上，闭合时与手臂支撑件拼合构成套在人体手臂外的套筒结构，所述手臂支撑件的外侧凸设有轴向延伸的连接块，所述固定支架包括一端均固定连接在腹部支撑件的连接部上的第一固定支架、第二固定支架和第三固定支架，所述气动推杆包括分别通过球销副连接在第一固定支架另一端上的第一气缸推杆、连接在第二固定支架另一端上的第二气缸推杆和连接在第三固定支架另一端上的第三气缸推杆，所述第一气缸推杆的活塞杆端部通过球销副连接在连接块的上表面中间段，所述第二气缸推杆和第三气缸推杆的端部通过球销副分别连接在连接块的侧边面两端处，所述手臂压力传感器为在手臂支撑件和手臂盖板的内侧面上布设的阵列式薄膜压力传感器。
14.所述大腿压力传感器、胸部压力传感器和后背压力传感器为阵列式薄膜压力传感器。
15.所述腰部支撑件通过可活动打开或连接的结构与腹部支撑件的连接部连接。
16.所述小腿支撑件上还设有小腿后盖板，所述小腿后盖板为可活动打开或闭合的结构连接在小腿支撑件上，闭合时与小腿前挡板拼合构成套在人体小腿外的套筒结构。
17.所述站立平台上表面设有供限定人体足部踩踏活动范围的足部外挡沿；和/或，所述站立平台包括通过可调间距连接结构连接的左脚站立平台和右脚站立平台。
18.所述移位机构包括设置在手术台周围地面上的轨道、设置在站立平台底部并活动在轨道上的滑轮组件及设置在轨道与站立平台底部之间的移动驱动结构；所述轨道为环绕手术台周围一圈布设的跑道型轨道，所述轨道包括截面呈上表面为圆弧状的大滑轮轨道和截面呈倒l型结构的小滑轮轨道，所述滑轮组件包括架设在站立平台底面上并且具有内凹弧面对应嵌套在大滑轮轨道上滚动的大滑轮组，以及架设在站立平台底面上并且对应在小滑轮轨道的倒l型结构的横臂下表面滚动的小滑轮组，所述移动驱动结构包括沿轨道一周设置的齿条环和安装设置在站立平台上的移动驱动电机，所述移动驱动电机的输出端设置有传动齿轮与齿条环啮合。
19.所述头灯装置包括头部固定带、摄像头、头灯和转向驱动结构，所述头部固定带上设有安装支撑件，所述摄像头安装在安装支撑件上，所述头灯通过转动架安装在安装支撑件上，所述转向驱动结构包括带动转动架左右转动的左右驱动结构和带动头灯俯仰转动的俯仰驱动结构。
20.上述一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备的控制系统，其预设定有多种识别手势，包括唤醒手势、头灯左移手势、头灯右移手势、头灯上移手势、头灯下移手势、平台电机使能手势、膝部电机使能手势、胯部电机使能手势和推杆使能手势，在控制系统获取识别到使用者做出唤醒手势后才可进行头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块的控制，实现唤醒，系统预设定有无动作时间值，在唤醒后，如果头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块在设定的无动作时间值内没有进行控制动作或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出唤醒手势，则关闭唤醒，所述头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块进入锁死保持模式；
21.所述头灯装置控制模块通过获取识别到使用者根据需要做出头灯左移手势、头灯右移手势、头灯上移手势或头灯下移手势来实现对应控制头灯装置的头灯的左、右、俯、仰调整动作，如果头灯装置控制模块持续获取识别到同一种头灯调整动作的手势，所述头灯根据该手势设定的方向持续转动，如果非持续性的获取识别到一种头灯调整动作的手势，则头灯的每次调整动作为根据设定的转动角度值转动角度；
22.所述移位控制模块通过获取识别到使用者做出的平台电机使能手势来实现可控制站立平台的调整移动，具体控制方法步骤是：
23.1.1)使用者通过左脚或右脚向下向站立平台施加压力的方式表达向左或向右移动的意愿；
24.1.2)所述移位控制模块获取左脚压力传感器和右脚压力传感器的压力值，判断两压力值的差是否达到设定的移位调整动作阈值，如果未达到则视为不调整移动站立平台进入步骤1.5)，如果达到则表示要进行调整移动站立平台，进入步骤1.3)；
25.1.3)进一步判断两压力值的差是大于等于设定的移动灵敏度阈值，还是小于设定的移动灵敏度阈值，确定出要进行调整移动站立平台的移动灵敏度，判断得出两压力值的大小或者判断两压力值的差是正数还是负数，进入步骤1.4)；
26.1.4)根据判断结果控制移位机构根据确定出的移动灵敏度对应的速度工作，带动站立平台向压力值大的一脚的方向或两压力值的差为正数对应的方向或两压力值的差为负数对应的方向移动，如此，要持续移动重复上述步骤，否则进入步骤1.5)；
27.1.5)如果移位机构在设定的无动作时间值内没有进行移动调整或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出平台电机使能手势，则恢复移位机构的抱死状态；
28.所述躯干支撑控制模块通过获取识别到使用者做出的膝部电机使能手势、胯部电机使能手势来实现可控制大腿支撑件、腹部支撑件和臀部支撑件的调整动作；设定膝部转动电机带动大腿支撑件在使用者背后方向转动的角度范围在-90
°
到0
°
，其电机定子和转子所连接的小腿支撑杆和大腿支撑杆之间的夹角表示为a，该角度可通过获取其连接设置的编码器数值得到；设定胯部转动电机带动腹部支撑件转动的角度范围在0
°
到110
°
，其电机定子和转子所连接的大腿支撑杆和腹部支撑件的连接部之间的夹角表示为b，该角度可通过获取其连接设置的编码器数值得到，b始终大于等于|a|，设定臀部转动电机带动臀部支撑件相对腰部支撑件在使用者背后方向转动的角度范围在-90
°
到0
°
，其电机定子和转子所连接的腰部支撑件和臀部支撑件之间的夹角表示为c，在a＝-90
°
时c＝-90
°
，在a＝0
°
时c＝0
°
，具体控制方法步骤是：
29.2.1)使用者通过身体对对应的大腿压力传感器、胸部压力传感器和/或后背压力传感器施加压力的方式表达所要调整达到的目标动作；
30.2.2)所述躯干支撑控制模块获取大腿压力传感器、胸部压力传感器和后背压力传感器的压力值，判断这些压力值是否达到设定的躯干调整动作阈值，如果未达到则视为不调整大腿支撑件和/或腹部支撑件动作，进入步骤2.3)，如果达到则表示要进行调整大腿支撑件和/或腹部支撑件动作，进行下列判断，如果胸部压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.1)，如果后背压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.2)，如果大腿压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.3)，
31.2.2.1)判断该压力值与设定的胯部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的胯部转动灵敏度，获取膝部转动电机编码器的数值得出对应的夹角a，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机带动腰部支撑件向使用者身前方向转动达到所需的夹角b，所需的夹角b的范围在[|a|，90
°
2/9*|a|]；
[0032]
2.2.2)判断该压力值与设定的胯部转动灵敏度阈值、膝部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的胯部转动灵敏度、膝部转动灵敏度，获取膝部转动电机编码器、胯部转动电机编码器的数值得出夹角a、夹角b，判断夹角a与夹角b的关系，
[0033]
如果|a|＝b，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机工作带动腹部支撑件向使用者身前方向转动达到所需的夹角b，同时根据确定出的膝部转动灵敏度控制膝部转动电机带动大腿支撑件向使用者背后方向转动达到所需的夹角a，同时臀部转动电机带动臀部支撑件向下方转动达到所需的夹角c，c＝a，
[0034]
如果|a|＜b，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机工作带动腹部支撑件向使用者背后方向转动达到所需的夹角b，所需的夹角b的范围在[|a|，90
°
2/9*|a|]；
[0035]
2.2.3)判断该压力值与设定的膝部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的膝部转动灵敏度，根据确定出的膝部转动灵敏度控制膝部转动电机工作带动大腿支撑件向使用者身前方向转动达到所需的夹角a，所需的夹角a的范围在[-90
°
，0
°
]，同时臀部转动电机带动臀部支撑件向上方转动达到所需的夹角c，c＝a；
[0036]
如此，要持续移动重复步骤2.2)，否则进入步骤2.3)；
[0037]
2.3)如果大腿支撑件和腹部支撑件在设定的无动作时间值内没有进行移动调整或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出膝部电机使能手势、胯部电机使能手势，则恢复大腿支撑件和腹部支撑件的抱死状态；
[0038]
所述手臂支撑控制模块通过识别到使用者做出的推杆使能手势来实现可控制气缸推杆工作；使用者通过手臂向手臂压力传感器施加压力的方式表达所要调整达到的目标动作；所述手臂支撑控制模块获取手臂压力传感器的压力数值，计算出压力变化率，判断压力变化率是否大于等于设定的手臂调整动作阈值，如果大于则视为不调整手臂支撑机构动作，保持手臂支撑机构为锁死状态，如果小于则表示要进行调整手臂支撑机构动作，控制手臂支撑机构为解除锁死状态，此时手臂支撑机构可根据使用者手臂动作在可实现动作范围内随意动作，如果手臂支撑机构在设定的无动作时间值内没有进行调整动作或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出推杆使能手势，则恢复手臂支撑机构的锁死状态。
[0039]
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：上述支撑辅助设备的机械结构设置具有身体支撑、身体移动位置和照明识别等的多功能效果实现了人体四肢以及躯干的稳定支撑，且该设备可根据使用者的所需要的姿势变化来进行智能的动作变化，并且在使用者需要保持姿势的时候，可以提供较为平稳的支撑力，进而能够为医生提供手术过程中的身体支撑来减缓疲劳，并限制医生的非常规姿势或动作趋势，保障医生的安全，降低手术风险，提高医生手术动作的稳定性，保证手术的质量。
[0040]
还有，上述设备结构不仅可以提供支撑力，还能够使医生可围绕手术台自由运动，便于医生快速位移至手术台四周的任意位置，环形轨道结构，使得该设备能提供无死角的可操作进行的活动范围。
[0041]
另外，上述结构的手臂支撑件所采用的基于三角形稳定结构和气动推杆相结合的支撑方式，既能满足手臂的较大任意移动范围，还能提供稳定的支撑，进一步提升上述实现的有益效果。
[0042]
上述本发明的支撑辅助设备的控制方法，能够提供一种适于手术台用，实现了较好的智能控制的效果，控制灵敏度高，系统稳定可靠，能够降低误操作的风险，例如通过手势的方式进行指令的下发，尤其是通过手势的方式来实现调整动作，使医生可以在不触碰非无菌区域的情况下随心操作本发明的设备，综上，该系统能够使得设备更为智能的达到支撑辅助需要和手术进行的辅助使用需要。
附图说明
[0043]
图1和图2是本发明涉及的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备的两种不同状态的结构示意图。
[0044]
图3是本发明涉及的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备中移位机构的结构示意图.
[0045]
图4是本发明涉及的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备中头灯装置的结构示意图。
[0046]
图5是本发明涉及的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备中手臂支撑件的局
部结构示意图。
[0047]
图6是本发明涉及的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备中手臂支撑机构的局部结构示意图。
[0048]
图中：站立平台1；小腿支撑件2；小腿支撑杆21；小腿前挡板22；膝部转动电机23；小腿后盖板24；大腿支撑件3；大腿支撑杆31；大腿前挡板32；胯部转动电机33；腹部支撑件4；连接部41；腰部支撑件5；臀部转动电机52；
[0049]
臀部支撑件6；胸部支撑件7；手臂支撑机构8；固定支架81；气动推杆82；手臂支撑件83；连接块831；手臂盖板84；移位机构9；轨道91；
[0050]
大滑轮轨道911；小滑轮轨道912；滑轮组件92；大滑轮组921；
[0051]
移动驱动结构93；齿条环931；移动驱动电机932；头灯装置10；
[0052]
头部固定带101；安装支撑件1011；摄像头102；头灯103；转向驱动结构104；转动架105；足部外挡沿11。
具体实施方式
[0053]
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
[0054]
本实施例公开的一种手术台用的多功能智能支撑辅助设备，如图1、图2、图3、图4和图5、图6所示，包括站立平台1、小腿支撑件2、大腿支撑件3、腹部支撑件4、腰部支撑件5、臀部支撑件6、胸部支撑件7、手臂支撑机构8、移位机构9、头灯装置10和控制系统(图中不可见)，使用了本发明的设备之后，不仅能够让医生快速位移至手术台四周的任意位置，还能够限制身体支撑装置的运动自由度，保证其稳定性，下面结合附图详细描述各部分的结构位置连接关系。
[0055]
所述站立平台1，供人体踩踏站立其上，即供使用该设备的主刀医生双脚站立的平台，本实施例附图所示的所述站立平台1上表面设有供限定人体的两足部踩踏活动范围的足部外挡沿11；另外，所述站立平台1可为通过可调间距连接结构连接的左脚站立平台和右脚站立平台，以供不同体型的使用者适应调整使用；还有，左脚站立平台设有左脚压力传感器，右脚站立平台设有右脚压力传感器，用于传感压力值以供控制系统的获取控制应用。
[0056]
所述移位机构9，本实施例公开的结构为有轨移动方式，如有数据、技术支持的情况也可应用无轨智能定位的方式来实现移动，本实施例的结构如图1、图2和图3所示，包括设置在手术台周围地面上的轨道91、设置在站立平台1底部并活动在轨道91上的滑轮组件92及设置在轨道91与站立平台1底部之间的移动驱动结构93。所述轨道91为环绕手术台周围一圈布设的跑道型轨道，提供全方位的有轨移动从而达到上述的有益效果，其结构包括截面呈上表面为圆弧状的大滑轮轨道911和截面呈倒l型结构的小滑轮轨道912。所述滑轮组件92包括连接架设在站立平台1底面上并且具有内凹弧面对应嵌套在大滑轮轨道911上滚动的大滑轮组921，以及连接架设在站立平台1底面上并且对应在小滑轮轨道912的倒l型结构的横臂下表面滚动的小滑轮组(图中不可见)，该滑轮组件92与轨道91的结构设置能够使得两者实现稳定连接配合及稳定导向滑动配合，可以保证整个身体支撑装置只能相对轨道组件做滑动运动，无法离开轨道。所述移动驱动结构93包括沿轨道91一周设置在大滑轮轨道911与小滑轮轨道912之间的齿条环931和安装设置在站立平台1上的移动驱动电机
932，所述移动驱动电机932的输出端设置有传动齿轮与齿条环啮合，图中为双移动驱动电机932传动带动的结构，驱动力大更平稳，从而实现传动带动站立平台1在轨道9上的平稳移动位置。
[0057]
所述头灯装置10，使用时直接戴在使用者头上，本实施例公开的结构如图4所示，包括头部固定带101、摄像头102、头灯103和转向驱动结构104，所述头部固定带101用于戴在头上时的固定以及供摄像头102、头灯103和转向驱动结构104的固定安装设置，具体是头部固定带101上设有向上延伸的安装支撑件1011，所述摄像头102安装在安装支撑件1011上，其镜头朝向使用者前侧，用于摄像获取图片供控制系统识别应用或视频记录，所述头灯103即照明灯光源朝向使用者前侧，通过转动架105安装在安装支撑件1011上，所述转动架105为可左右转动的连接在安装支撑件1011上的结构架，所述头灯103通过可俯仰转动的方式架设在转动架105上，所述转向驱动结构104包括安装在安装支撑件1011上连接带动转动架105左右转动的左右驱动结构和设置在转动架105上连接带动头灯103俯仰转动的俯仰驱动结构。
[0058]
所述小腿支撑件2，如图1和图2所示连接在站立平台1上，使用时对应人体小腿支撑，因此为对应人体两腿部外侧对称设置的两组，下面的结构按一侧的一组结构描述，具体结构包括下端连接在站立平台1上的小腿支撑杆21和设置在小腿支撑杆21上的小腿前挡板22，所述小腿支撑杆21的上端安装设有膝部转动电机23，膝部转动电机23用于大腿支撑件3的连接转动提供驱动力，其还连接设置有编码器用于控制系统的获取控制应用，小腿支撑杆21能够起到直立的支撑，为适应不同身高使用者其可设有高度调整结构，如小腿支撑杆21可伸缩调整高度，小腿前挡板22则能够阻挡使用者的小腿，起到限定作用，为更好的对小腿进行限定，进一步的在对应小腿前挡板22的相对侧设有小腿后盖板24，所述小腿后盖板24为可活动打开或闭合的结构连接在小腿支撑件2上，方便使用，闭合时与小腿前挡板22拼合构成套在人体小腿外的套筒结构，以达到较好的限定使用者非常规动作。
[0059]
所述大腿支撑件3，连接在小腿支撑件2上对应人体大腿支撑，因此为对应人体两腿部外侧对称设置的两组，下面的结构按一侧的一组结构描述，其结构如图中所示包括下端连接膝部转动电机23输出轴的大腿支撑杆31和设置在大腿支撑杆31上的大腿前挡板32，所述大腿支撑杆31的上端安装有胯部转动电机33，所述胯部转动电机33用于腹部支撑件4的连接转动提供驱动力，其还连接设置有编码器用于控制系统的获取控制应用，所述大腿支撑杆31起到直立支撑的作用，为适应不同身高使用者其同样可设有高度调整结构，如大腿支撑杆31为可伸缩调整高度，大腿前挡板32则能够阻挡使用者的大腿前倾，起到限定作用，这里因为有了上述小腿的套筒结构限定达到作用效果，可无需再对应设置后盖板，大腿前挡板32除了限定的作用，本发明中所述大腿前挡板32上设有大腿压力传感器(图中不可见)，用于传感使用在需要动作变化时大腿的压力，根据大腿与大腿前挡板32的接触结构，可采用阵列式薄膜压力传感器，能够更好的传感大腿压力值变化，以供控制系统的获取控制应用，
[0060]
所述腹部支撑件4，连接在大腿支撑件3上对应人体腹部支撑，以限定腰腹的非常规动作，其结构为宽口u形杆，宽口u形杆呈向人体前侧凸出并开口一侧朝向人体后侧的方式设置，宽口u形杆的两端分别设有连接部41与对应侧的胯部转动电机33的输出轴连接，该连接部41为宽口u形杆的端部向下转折的结构部。所述胸部支撑件7主要是用于阻挡限定人
体躯干前倾，如图中所示，其下端连接在腹部支撑件4上，为适应不用身高使用者的使用，其可设有高度调整结构，以实现高度的调整，有利于提升其作用效果，其上部设有挡板，并且在朝向人体的内侧面上设有胸部压力传感器(图中不可见)，用于传感使用者在需要动作变化时前胸的压力，根据人体接触形态，可采用阵列式薄膜压力传感器，同样能够更好的传感前胸压力值变化，以供控制系统的获取控制应用。
[0061]
所述腰部支撑件5连接在腹部支撑件4上对应人体腰部支撑，以限定腰腹的非常规动作，其结构为与腹部支撑件4相似的宽口u形杆，宽口u形杆呈向人体后侧凸出并开口一侧朝向人体前侧的方式设置，即为与腹部支撑件4相反设置，其宽口u形杆的两端分别设有与对应侧的腹部支撑件4的连接部41连接，优选的为一侧铰接，另一侧可活动打开或连接的结构来与对应连接部41连接，这样腰部支撑件5可开合操作，方便人体进入腹部支撑件4与腰部支撑件5之间的快速操作，因此这里将连接部41固定设置在腹部支撑件4上有利于简化结构设置有利于使用操作和机械动作变化实现。本实施例中所述腰部支撑件5上连接有对应人体后背的后背支撑件(图中不可见)，主要是后背支撑限定和用于设置后背压力传感器(图中不可见)传感使用者在需要动作变化时后背的压力，根据人体接触形态，可采用阵列式薄膜压力传感器，同样能够更好的传感后背压力值变化，以供控制系统的获取控制应用。
[0062]
所述臀部支撑件6，连接在腰部支撑件5上，主要是用于在设备为坐姿状态时对应人体臀部的支撑，其结构也为宽口u形杆，而在站姿状态臀部支撑件6需转动至腰部支撑件5外侧，因此其为可调整活动的结构设置，具体是所述腰部支撑件5靠两端分别设有臀部转动电机52，所述臀部支撑件6两端分别连接在对应侧的臀部转动电机52输出轴上，通过臀部转动电机52提供驱动力实现连接带动，所述臀部转动电机52上同样连接设置有编码器用于控制系统的获取控制应用。
[0063]
所述手臂支撑机构8，为对应人体两手臂外侧对称设置的两组，下面的结构按一侧的一组结构描述，由于其是用于具有较大活动范围的手臂支撑用的，因此其结构不同于腿部的支撑，本实施例公开的结构是连接在腹部支撑件4上的结构设置，具体如图1、图2和图5所示，包括直接或间接连接在腹部支撑件4上并朝向人体前侧方向延伸的固定支架81、铰接在固定支架81上的多个气动推杆82以及与各气动推杆82的活塞杆铰接的手臂支撑件83，本实施例及附图为固定支架81为间接的连接，具体是连接在连接部41上，该结构能够简化机械结构设置，且更符合机械动作结构状态变化，所述气动推杆82通过可实现多维度活动和限定手臂支撑件83的结构设置，如图中所示的，所述手臂支撑件83上包括有手臂盖板84，所述手臂盖板84为可活动打开或闭合的结构连接在手臂支撑件83上，闭合时与手臂支撑件83拼合构成套在人体手臂外的套筒结构，所述手臂支撑件83和手臂盖板84设有手臂压力传感器(图中不可见)，优选的为设置在手臂支撑件83和手臂盖板84的内侧面上布设的阵列式薄膜压力传感器，选用阵列式薄膜压力传感器具有同上的应用效用，图中所述手臂支撑件83的外侧凸设有轴向延伸的连接块831，所述固定支架81包括一端均固定连接在腹部支撑件4的连接部41上的第一固定支架、第二固定支架和第三固定支架，所述气动推杆82包括分别通过球销副连接在第一固定支架另一端上的第一气缸推杆、连接在第二固定支架另一端上的第二气缸推杆和连接在第三固定支架另一端上的第三气缸推杆，所述第一气缸推杆的活塞杆端部通过球销副连接在连接块831的上表面中间段，所述第二气缸推杆和第三气缸推杆的端部通过球销副分别连接在连接块831的侧边面两端处，如图所示，三根固定支架是固
定在腹部支撑件上，固定位置不可动，三个气动推杆安装在三根气动推杆固定支架上的三点位置被限定住后可构成稳定的三角形结构，同时，由于所述第一气缸推杆的活塞杆端部连接的连接块831的面与第二气缸推杆和第三气缸推杆的端部连接的连接块831的面是相邻的垂直面的位置结构，因此三个气动推杆的另外一端固定安装在手臂支撑件上的三点位置被限定住后也构成稳定的三角形结构，从而实现手臂支撑件83三个维度的连接和可限定控制，当三根气动推杆锁死后，该结构可构成稳定结构，结构内部的各零部件之间不会发生相对位移。
[0064]
上述结构如图6所示，三根气动推杆82与对应的固定支架81之间的连接采用球销副的连接方式，三根气动推杆82和手臂支撑件83之间也是采用球销副的连接方式，本实施例中，气动推杆82选用的是锁止气缸，当其处于锁止状态时，活塞杆既不能滑动也不能转动，当其处于非锁止状态时，气缸既可以滑动，也可以转动。如此，所述手臂支撑件83如不受限定的情况下能够实现6个方向的自由活动，即不受限定有6个自由度，所述气动推杆非锁止状态可两个方向的活动，即这种状态有2个自由度，所述固定支架81由于本实施例中是固定安装设置的可看作固定物体，没有自由度，当对应连接的气动推杆82气缸处于非锁止状态时有2个自由度，活塞杆和活塞缸构成圆柱套筒副，结合其两端采用球销副的连接，可使得手臂支撑件83可达到在连接限定活动空间内的6个自由度，当气缸处于锁止状态时，则手臂支撑件83被完全限定住，没有自由度，这样通过控制气动推杆82的状态即可连接手臂支撑件83达到较好的连接支撑，还可实现对手臂支撑件83的可限定活动控制。
[0065]
所述控制系统用于控制整体设备工作运行，达到移位，动作变化，下面详细公开一种本发明上述机构的手术台用的多功能智能支撑辅助设备的控制系统，包括头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块；系统中预设定有多种识别手势，在使用时使用者在需要控制时做出下列手势，通过摄像头识别判断，即可进行相应的控制，包括下列手势：
[0066]
唤醒手势，当摄像头102识别到该手势后，才能开始识别其它手势，该手势的设置是为了避免手势误识别，即使用工作中在控制系统获取识别到使用者做出唤醒手势后才可进行头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块的控制，实现唤醒。
[0067]
头灯左移手势，当摄像头102识别到该手势后，头灯向左转动一定距离。
[0068]
头灯右移手势，当摄像头102识别到该手势后，头灯向右转动一定距离。
[0069]
头灯上移手势，当摄像头102识别到该手势后，头灯向上转动一定距离。
[0070]
头灯下移手势，当摄像头102识别到该手势后，头灯向下转动一定距离。
[0071]
平台电机使能手势，当摄像头102识别到该手势后，移位机构9的移动驱动电机932电机解除抱死状态，再次识别到该手势则恢复抱死状态。
[0072]
膝部电机使能手势，当摄像头102识别到该手势后，膝部转动电机23解除抱死状态，再次识别到该手势则恢复抱死状态。
[0073]
胯部电机使能手势，当摄像头102识别到该手势后，胯部转动电机33解除抱死状态，再次识别到该手势则恢复抱死状态。
[0074]
推杆使能手势，当摄像头102识别到该手势后，6个气动推杆62解除锁死状态，再次识别到该手势则恢复锁死状态。
[0075]
系统还预设定有无动作时间值，在唤醒后，如果头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块在设定的无动作时间值内没有进行控制动作或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出唤醒手势，则关闭唤醒，所述头灯装置控制模块、移位控制模块、躯干支撑控制模块和手臂支撑控制模块进入锁死保持模式。而唤醒成功后，使用者的根据动作变化需要进行身体动作，来进行各模块的控制进行，具体控制方法过程下面详细描述。
[0076]
所述头灯装置控制模块通过获取识别到使用者根据需要做出头灯左移手势、头灯右移手势、头灯上移手势或头灯下移手势来实现对应控制头灯装置10的头灯101的左、右、俯、仰调整动作，如果头灯装置控制模块持续获取识别到同一种头灯调整动作的手势，所述头灯101根据该手势设定的方向持续转动，如果非持续性的获取识别到一种头灯调整动作的手势，则头灯101的每次调整动作为根据设定的转动角度值转动角度；
[0077]
所述移位控制模块通过获取识别到使用者做出的平台电机使能手势来实现可控制站立平台的调整移动，具体控制方法步骤是：
[0078]
1.1)使用者通过左脚或右脚向下向站立平台1施加压力的方式表达向左或向右移动的意愿；
[0079]
1.2)所述移位控制模块获取左脚压力传感器和右脚压力传感器的压力值，判断两压力值的差是否达到设定的移位调整动作阈值，如果未达到则视为不调整移动站立平台1进入步骤1.5)，如果达到则表示要进行调整移动站立平台1，进入步骤1.3)；
[0080]
1.3)进一步判断两压力值的差是大于等于设定的移动灵敏度阈值，还是小于设定的移动灵敏度阈值，确定出要进行调整移动站立平台1的移动灵敏度，判断得出两压力值的大小或者判断两压力值的差是正数还是负数，进入步骤1.4)；
[0081]
1.4)根据判断结果控制移位机构根据确定出的移动灵敏度对应的速度工作，带动站立平台1向压力值大的一脚的方向或两压力值的差为正数对应的方向或两压力值的差为负数对应的方向移动，如此，要持续移动重复上述步骤，否则进入步骤1.5)；
[0082]
1.5)如果移位机构9在设定的无动作时间值内没有进行移动调整或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出平台电机使能手势，系统则控制恢复移位机构9的抱死状态，以使使用者站立平稳；
[0083]
所述躯干支撑控制模块通过获取识别到使用者做出的膝部电机使能手势、胯部电机使能手势来实现可控制大腿支撑件3、腹部支撑件4和臀部支撑件5的调整动作；设定膝部转动电机23带动大腿支撑件3在使用者背后方向转动的角度范围在-90
°
到0
°
(限制活动范围可避免身体有倾倒动作，避免意外情况发生，该范围为主刀医生常规动作的活动范围)，其电机定子和转子所连接的小腿支撑杆21和大腿支撑杆31之间的夹角表示为a，该角度可通过获取其连接设置的编码器数值得到；设定胯部转动电机带动腹部支撑件4转动的角度范围在0
°
到110
°
(限制活动范围可避免身体有倾倒动作，避免意外情况发生，该范围为主刀医生常规动作的活动范围)，其电机定子和转子所连接的大腿支撑杆31和腹部支撑件4的连接部之间的夹角表示为b，该角度可通过获取其连接设置的编码器数值得到，b始终大于等于|a|，设定臀部转动电机52带动臀部支撑件6相对腰部支撑件5在使用者背后方向转动的角度范围在-90
°
到0
°
，其电机定子和转子所连接的腰部支撑件5和臀部支撑件6之间的夹角表示为c，在a＝-90
°
时c＝-90
°
，在a＝0
°
时c＝0
°
，具体控制方法步骤是：
[0084]
2.1)使用者通过身体对对应的大腿压力传感器、胸部压力传感器和/或后背压力传感器施加压力的方式表达所要调整达到的目标动作；
[0085]
2.2)所述躯干支撑控制模块获取大腿压力传感器、胸部压力传感器和后背压力传感器的压力值，判断这些压力值是否达到设定的躯干调整动作阈值，如果未达到则视为不调整大腿支撑件3和/或腹部支撑件4动作，进入步骤2.3)，如果达到则表示要进行调整大腿支撑件3和/或腹部支撑件4动作，进行下列判断，如果胸部压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.1)，如果后背压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.2)，如果大腿压力传感器的压力值大于等于躯干调整动作阈值进入步骤2.2.3)，
[0086]
2.2.1)判断该压力值与设定的胯部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的胯部转动灵敏度，获取膝部转动电机23编码器的数值得出对应的夹角a，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机33带动腰部支撑件5向使用者身前方向转动达到所需的夹角b，所需的夹角b的范围在[|a|，90
°
2/9*|a|]；
[0087]
2.2.2)判断该压力值与设定的胯部转动灵敏度阈值、膝部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的胯部转动灵敏度、膝部转动灵敏度，获取膝部转动电机23编码器、胯部转动电机33编码器的数值得出夹角a、夹角b，判断夹角a与夹角b的关系，
[0088]
如果|a|＝b，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机33工作带动腹部支撑件4向使用者身前方向转动达到所需的夹角b，同时根据确定出的膝部转动灵敏度控制膝部转动电机23带动大腿支撑件3向使用者背后方向转动达到所需的夹角a，同时臀部转动电机52带动臀部支撑件6向下方转动达到所需的夹角c，c＝a，
[0089]
如果|a|＜b，根据确定出的胯部转动灵敏度控制胯部转动电机33工作带动腹部支撑件4向使用者背后方向转动达到所需的夹角b，所需的夹角b的范围在[|a|，90
°
2/9*|a|]；
[0090]
2.2.3)判断该压力值与设定的膝部转动灵敏度阈值的大小关系，确定出要调整转动的膝部转动灵敏度，根据确定出的膝部转动灵敏度控制膝部转动电机23工作带动大腿支撑件3向使用者身前方向转动达到所需的夹角a，所需的夹角a的范围在[-90
°
，0
°
]，同时臀部转动电机带动臀部支撑件向上方转动达到所需的夹角c，c＝a；该动作为从坐姿到站起这一过程中的动作，且在大腿压力传感器检测到的压力值大于等于躯干调整动作阈值后，只执行该动作，即便背部压力传感器压力值大于等于躯干调整动作阈值，也是执行该动作；
[0091]
如此，要持续移动重复步骤2.2)，否则进入步骤2.3)；
[0092]
2.3)如果大腿支撑件3和腹部支撑件4在设定的无动作时间值内没有进行移动调整或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出膝部电机使能手势、胯部电机使能手势，则恢复大腿支撑件3和腹部支撑件4的抱死状态；
[0093]
所述手臂支撑控制模块通过识别到使用者做出的推杆使能手势来实现可控制气缸推杆82工作；使用者通过手臂向手臂压力传感器施加压力的方式表达所要调整达到的目标动作；所述手臂支撑控制模块获取手臂压力传感器的压力数值，计算出压力变化率，判断压力变化率是否大于等于设定的手臂调整动作阈值，如果大于则视为不调整手臂支撑机构8动作，保持手臂支撑机构8为锁死状态，即气缸推杆82锁死，如果小于则表示要进行调整手臂支撑机构8动作，控制手臂支撑机构8为解除锁死状态，此时手臂支撑机构8可根据使用者
手臂动作在可实现动作范围内随意动作，如果手臂支撑机构8在设定的无动作时间值内没有进行调整动作或者在设定的无动作时间值内再次获取识别到使用者做出推杆使能手势，则恢复手臂支撑机构的锁死状态。
[0094]
通过上述的控制系统方法，可实现使用过程中的身体姿势调整，主要是坐姿、站姿和向前俯身三种姿势的调整，所设计的控制方式可以让躯干支撑装置灵活适应穿戴者的常规动作，不给穿戴者带来额外负担，可减缓医生在这三个姿势下的身体疲劳感，并限制医生的非常规姿势，保障穿戴者的人身安全，从而提高手术质量。
[0095]
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。