[發明專利]一種眼科手術機器人系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202010145434.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111281649B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張政;賈浩然;張小棟;王寧
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61F9/007
• 分類號: A61F9/007;A61B34/37;A61B3/10;A61B3/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

1.一種眼科手術用的手術機器人系統，其特征在于，包括：

手術部，其具有仿生機械從手，仿生機械從手末端附有手術工具，仿生機械從手用于使手術工具移動和旋轉四自由度；

感知部，其生成手術部位的圖像數據和手術工具末端的受力數據；

控制部，其具有主手，控制部用于通過把持主手操作使仿生機械從手完成對應動作并實施手術，并生成手術控制指令，從而影響手術部和感知部的相關參數；及

運算部，其存儲感知部和控制部的相關數據，并根據程序對其進行運算，并反饋給控制部；

所述手術部包括：

手術工具，其與旋轉部連接；

旋轉部，其供所述手術工具附著，使所述手術工具旋轉，決定手術工具的接近手術目標的姿勢；

移動部，其使所述旋轉部沿三個正交軸方向移動，并使手術工具達到指定位置；及

仿生機械臂，其使所述旋轉部和移動部連結；

所述感知部包括：

力傳感器，其附著在手術工具末端，用于感知手術部實施手術時，手術工具受到的反作用力；及

手術顯微鏡成像系統，用于多視角觀察眼球和進行OCT成像；

所述控制部包括：

觸屏顯示器，其附著于病人所用頭枕后側，其接收可視化感知部所傳輸的數據信號，并可進一步根據操作參數，調整該眼科手術機器人系統的參數和運動控制功能；

主手控制器，其用于手運動信號輸入，并將主手和仿生機械從手之間的耦合激活；及

控制踏板，其用于切換該手術機器人的運動狀態；

所述主手控制器附有操縱桿，當操縱桿上的兩個開關同時通過拇指和食指的壓力接合時，主手和手術部的仿生機械從手的耦合被激活，從而使手術部的手術工具根據主手的動作而移動；

所述運算部包括：

計算機，用于采集仿生機械從手末端的力傳感器實時收集的反作用力大小，并根據程序判斷其反作用力是否過大，并將反饋信號傳遞給主手。

2.根據權利要求1所述的眼科手術用的手術 機器人系統，其特征在于，

所述控制踏板包括：

顯微鏡踏板，其控制切換感知部的手術顯微鏡成像系統的視角；

手術踏板，其可在術前該眼科手術機器人手術部運動時，使當前的運動中斷，并進入協調控制模式，由外科醫生操作主手來控制手術部。

3.根據權利要求1所述的眼科手術用的手術 機器人系統，其特征在于，

所述主手具有和仿生機械從手相同的自由度。

4.基于權利要求1至3任一項所述的眼科手術用的手術 機器人系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據當前采集到的圖像信息，調整手術顯微鏡成像系統配置；

存儲手術工具目標物的指定位置；

激活手術部的運動功能，使其以第一移動速度向目標物運動；

當手術工具接近目標物時，將手術部切換到第二移動速度，繼續朝目標物移動；

當手術工具到達指定位置時，停止運動。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于，

所述手術部在移動過程中，可隨時踩動手術踏板來停止移動；并選擇是否直接采用主手和仿生機械從手協同控制。