[發明專利]基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統及方法

在審

• 申請號: 202010402810.5
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111643189A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 胡三元;田兆輝;馮紅光;張光永;程曉林;孫鵬偉
• 申請（專利權）人: 山東省千佛山醫院
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，包括操作主手、系統工作站、顯示器、映射仿真模塊、從手仿真模塊和人體結構仿真模塊；

所述操作主手發送坐標信息至系統工作站，系統工作站通過映射仿真模塊實現操作主手與從手仿真模塊的坐標映射，從手仿真模塊和人體結構仿真模塊發送圖像信息至顯示器進行顯示。

2.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述的操作主手包括兩個Touch力反饋主手，所述兩個Touch力反饋主手和顯示器均集成于系統工作站中，通過顯示器能夠完成操作主手參數的展示及對操作主手的配置。

3.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述從手模擬模塊能夠加載等比例機械臂仿真運動模型，根據命名規則或者裝配順序，導入設計好的從手機械臂，并完成參數采集及數據初始化，將模擬出的從手機械臂發送到顯示器進行顯示。

4.如權利要求3所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述人體結構仿真模塊能夠構建等比例人體結構運動空間模型，將構建出的等比例人體結構運動空間模型發送到顯示器，與從手機械臂共同顯示出來。

5.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述映射仿真模塊能夠建立系統工作站與從手仿真模塊之前的映射關系，從而實現操作主手坐標系與從手仿真模塊坐標系的HOME映射。

6.如權利要求5所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述映射仿真模塊能夠基于操作主手和從手仿真模塊的空間坐標系關系，設置VIEW坐標系、觸覺坐標系、絕對坐標系，并完成映射矩陣的初始化模型。

7.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，還包括執行端，所述執行端與操作主手通信，執行端包括驅動器和伺服電機，驅動器在操作主手的控制下驅動伺服電機的動作。

8.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述系統工作站還設置有控制器插件，通過控制器插件的接口實現對系統工作站的調控。

9.如權利要求1所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統，其特征在于，所述系統工作站設置有連接器，用于連接傳感器、動作器和數據變化器。

10.一種如權利要求1-9任一項所述的基于力反饋技術的手術機器人主從控制實驗系統的實驗方法，其特征在于，

建立操作主手與系統工作站的聯系，并通過顯示設備進行操作主手系統的配置，及操作主手相關動態參數的展示；

加載等比例機械臂仿真運動模型，根據命名規則或者裝配順序，導入設計好的從手機械臂，并完成參數采集及數據初始化；同時構件等比例人體結構運動空間模型；

完成操作主手坐標系與從手機械臂的HOME映射；

基于操作主手和從手機械臂的空間坐標關系，設置VIEW坐標系、觸覺坐標系、絕對坐標系，并完成映射矩陣的初始化模型；

通過系統工作站，介入控制器插件，實現對系統工作站的調控；

通過連接器獲取和輸出各類數據。