[發明專利]一種基于雙機械臂協同的術中X光影像系統

無效

• 申請號: 201410342888.7
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104116517A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 王豫;朱罡;趙向蕊;裴葆青;喬惠婷;陳向前
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙機械臂協同的術中X光影像系統，其特征在于：使用雙機械臂代替C型臂結構實現發射端、數字平板與術中病人的相對定位，從而完成X光透視成像，硬件設備包括：發射端機械臂(1)、接收端機械臂(2)、PC上位機(3)、數字平板(4)、X射線發射源(5)、把手(6)、位置傳感器(7)，其中發射端機械臂(1)與接收端機械臂(2)為兩個六自由度機械臂，安裝在手術床(8)兩側且可沿床滑動，機械臂基座裝有位置傳感器(7)，保證發射端機械臂(1)與接收端機械臂(2)相對于手術床(8)位置已知，發射端機械臂(1)與接收端機械臂(2)的末端位姿信息、基座位置信息可傳輸至PC上位機(3)；發射端機械臂(1)末端安裝有X射線發射源(5)，X射線發射源(5)側面裝有把手(6)，允許操作者抓握；接收端機械臂(2)末端安裝有數字平板(4)；操作者通過可以通過遙控模式下輸入拍攝的位置與姿態參數或在手動模式下抓握X射線發射源(5)側面的把手(6)直接拖拽，控制X射線發射源(5)到達預期的透視位置，確定后通過定位算法計算接收端機械臂(2)及數字平板(4)的對應空間位置，控制接收端機械臂(2)達到位置，保證X射線發射源(5)與數字平板(4)軸線重合，距離滿足成像要求，實現X光透視成像。

2.如權利要求1所述一種基于雙機械臂協同的術中X光影像系統，其定位算法特征在于：定義發射源坐標系，以X射線發射源(5)中心為原點O，X軸與發射端機械臂(1)末端坐標系X軸平行，Z軸為X射線發射源(5)中心軸線；定義接收端坐標系，以數字平板(4)中心為原點O’，X’軸與接收端機械臂(2)末端坐標系X軸平行，Z’軸與數字平板(4)平面法線方向重合；發射端機械臂(1)依據輸入拍攝的位置與姿態參數運動或跟隨操作者拖拽運動到達拍攝位置后，末端位姿信息X、Y、Z、Rx、Ry、Rz傳至PC上位機(3)，控制軟件基于C++環境，利用坐標變換矩陣完成“發射端機械臂-手術床-接收端機械臂”坐標轉換；依據拍攝需求，發射端機械臂(1)與接收端機械臂(2)末端應保證其發射源坐標系與接收端坐標系X軸與X’軸重合，Y軸與Y’軸、Z軸與Z’軸反向重合，且兩坐標系間原點距離固定為焦距L，見附圖2，以此計算出接收端機械臂(2)的理論空間位姿X、Y、Z、Rx、Ry、Rz，由PC上位機(3)控制接收端機械臂運動，完成拍攝；過程中，手術床(8)及患者所在空間位置被定義為危險區域，當發射端機械臂(1)、接收端機械臂(2)的位姿坐標X、Y、Z在設定的范圍內，系統將終止運動并提示操作者有可能發生碰撞。