[發(fā)明專利]手術機器人的控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210132653.6
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102768541A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 胡穎;田偉;靳海洋;張朋;張建偉;鄭小麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發(fā)明涉及遙操作控制技術，特別是涉及一種手術機器人的控制方法和系統(tǒng)。

背景技術

各種醫(yī)療手術中醫(yī)生必須全程參與，長時間地站立于病人周圍直到手術結束。耗時較長的手術會耗費醫(yī)生大量的精力，使得醫(yī)生產(chǎn)生疲勞，并由此導致醫(yī)生的手臂發(fā)生顫動，進而影響手術的安全性。

隨著各種各樣機器人的迅猛發(fā)展，針對各種不同應用場景的機器人控制方法也隨之應運而生，例如，利用探測到人對機器人手臂的碰撞來控制機器人做出對應的動作。由于不同應用場景所面臨的環(huán)境以及控制要求不同，對機器人的控制方法也不同。而因醫(yī)療手術對安全性要求較高，使得手術機器人在醫(yī)療手術中的應用大大地受到限制。

發(fā)明內容

基于此，提供一種能提高安全性的手術機器人的控制方法。

此外，還有必要提供一種能提高安全性的手術機器人的控制系統(tǒng)。

一種手術機器人的控制方法，包括如下步驟：

對手術機器人的末端執(zhí)行器和患者進行定位分別得到末端執(zhí)行器當前位置和患者所在位置；

根據(jù)患者所在位置以及患者圖像進行運算得到所述末端執(zhí)行器以當前位置為起始，以作業(yè)點為目標的運動軌跡；

根據(jù)所述作業(yè)點和末端執(zhí)行器當前位置調整所述運動軌跡得到運動路徑；

按照所述運動路徑驅動所述末端執(zhí)行器。

在其中一個實施例中，所述按照所述運動路徑驅動所述末端執(zhí)行器的步驟之前還包括：

通過拖拽操作觸發(fā)采集施力信息；

處理所述施力信息，并映射為所述末端執(zhí)行器的運動指令；

根據(jù)所述作業(yè)點和患者所在位置將所述運動指令生成運動路徑。

在其中一個實施例中，所述對手術機器人的末端執(zhí)行器和患者進行定位分別得到末端執(zhí)行器當前位置和患者所在位置的步驟為：

分別采集所述末端執(zhí)行器和患者中標記的圖像；

根據(jù)所述標記的圖像計算出末端執(zhí)行器當前位置和患者所在位置。

在其中一個實施例中，所述根據(jù)患者所在位置以及患者圖像進行運算得到所述末端執(zhí)行器以當前位置為起始，以作業(yè)點為目標的運動軌跡的步驟為：

獲取患者圖像，將所述患者圖像與患者中的標記進行配準處理得到所述患者中的標記在所述患者圖像中的位置；

通過所述配準得到的位置、患者所在位置以及末端執(zhí)行器當前位置進行運算得到所述末端執(zhí)行器與患者之間的相對位置關系；

根據(jù)所述相對位置關系生成以當前位置為起始，以作業(yè)點為目標的運動軌跡。

在其中一個實施例中，所述施力信息為力和力矩，所述處理所述施力信息，并映射為所述末端執(zhí)行器的運動指令的步驟為：

去除所述力和力矩中零偏和重力的干擾，并根據(jù)預設比例映射為末端執(zhí)行器的速度，按照所述速度生成運動指令。

一種手術機器人的控制系統(tǒng)，包括：

定位裝置，用于對手術機器人的末端執(zhí)行器和患者進行定位分別得到末端執(zhí)行器當前位置和患者所在位置；

主動控制裝置，用于根據(jù)患者所在位置以及患者圖像進行運算得到所述末端執(zhí)行器以當前位置為起始，以作業(yè)點為目標的運動軌跡；

路徑生成裝置，用于根據(jù)所述作業(yè)點和末端執(zhí)行器當前位置調整所述運動軌跡得到運動路徑；

驅動裝置，用于按照所述運動路徑驅動所述末端執(zhí)行器。

在其中一個實施例中，還包括：

力反饋設備，用于通過拖拽操作觸發(fā)采集施力信息；

被動控制裝置，用于處理所述施力信息，并映射為所述末端執(zhí)行器的運動指令；

所述路徑生成裝置還用于根據(jù)所述作業(yè)點和患者所在位置將所述運動指令生成運動路徑。

在其中一個實施例中，所述定位裝置包括：

圖像采集模塊，用于分別采集所述末端執(zhí)行器和患者中標記的圖像；

識別模塊，用于根據(jù)所述標記的圖像計算出末端執(zhí)行器當前位置和患者所在位置。

在其中一個實施例中，所述主動控制裝置包括：

配準處理模塊，用于獲取患者圖像，將所述患者圖像與患者中的標記進行配準處理得到所述患者中的標記在所述患者圖像中的位置；

運算模塊，用于通過所述配準得到的位置、患者所在位置以及末端執(zhí)行器當前位置進行運算得到所述末端執(zhí)行器與患者之間的相對位置關系；

軌跡生成模塊，用于根據(jù)所述相對位置關系生成以當前位置為起始，以作業(yè)點為目標的運動軌跡。