[發明專利]一種打釘機器人系統及其打釘控制方法

有效

• 申請號: 201911045998.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111297479B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 祝世杰;陳煜;鄭鋼鐵;趙喆;潘勇衛;鄧玖征;朱劍津
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/10;A61B17/16;A61B17/17
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

1.一種打釘機器人系統，其特征在于，包括：

機械臂、注冊裝置、力傳感器、手術器械、圖像采集裝置、圖像畸變校正裝置和遠程工作站；

所述機械臂包括至少三個平動自由度和兩個旋轉自由度，在所述機械臂前端有機械接口，通過機械接口安裝所述注冊裝置或所述手術器械；

所述力傳感器安裝于所述機械臂和所述手術器械之間，用于檢測鉆孔打釘過程中力的變化；

所述注冊裝置安裝在所述機械臂前端的機械接口位置，用于進行所述機械臂和所述圖像采集裝置之間的注冊；

所述圖像畸變校正裝置與所述圖像采集裝置連接，用于對所述圖像采集裝置進行畸變校正；

所述圖像采集裝置用于采集手術圖像，并發送給所述遠程工作站；

所述遠程工作站與所述機械臂和所述圖像采集裝置通過數據線連接，用于對所述圖像采集裝置采集的手術圖像進行處理，對鉆孔打釘路徑進行規劃以及控制所述機械臂運動，包括：根據所述手術圖像中提取所述手術器械的位置和方向及所述規劃的鉆孔打釘路徑計算當前定位誤差，根據當前定位誤差對所述機械臂進行調整。

2.根據權利要求1所述的打釘機器人系統，其特征在于，

所述圖像畸變校正裝置為由X光下不顯影的材料制成的基板嵌入金屬球陣列制成。

3.根據權利要求1所述的打釘機器人系統，其特征在于，

所述注冊裝置由X光下不顯影的基座嵌入大于等于8個的空間排列的金屬球制成；

所述金屬球分為兩組，兩組金屬球直徑相差大于等于百分之四十，兩組金屬球分別各組成一個平面，且兩個平面不重合，每組金屬球的球心構成一個凸多邊形的頂點；

將每組金屬球兩兩分成若干對，每對金屬球球心之間的連線在空間相中交于同一點，每對金屬球中兩個金屬球球心到交點的距離之比不相同。

4.根據權利要求1所述的打釘機器人系統，其特征在于，

所述機械臂前端的機械接口分為三段，第一段和第二段之間隔有塑料薄膜，通過所述塑料薄膜將所述手術器械或所述注冊裝置隔離為無菌區，所述手術器械或所述注冊裝置通過第二段和第三段之間的機械接口對接，相鄰兩段機械接口之間的對接通過鎖緊環旋轉鎖定。