[發明專利]一種基于深度相機的超聲溶脂機器人系統及輔助操作方法

有效

• 申請號: 202010892660.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112107363B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 謝叻;嚴旻芃
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/10
• 分類號: A61B34/10;A61B34/20;A61B34/30;A61N7/02;A61B90/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于深度相機的超聲溶脂機器人系統，其特征在于，包括：

機械臂，其上設置末端夾具，所述末端夾具用于安裝超聲換能器；

標識碼，設置于患者身上；

圖像獲取單元，采用深度相機，用于掃描患者待治療部位皮膚曲面，得到彩色和深度圖像，該圖像中包含所述標識碼；所述圖像獲取單元在術中還實時識別標識碼位置；將一標識碼固定于機械臂末端，使用深度相機讀取標識碼在相機坐標系下的三維坐標p_c，同時獲取標識碼在機器人坐標系下的三維坐標p_r，改變機器人末端位姿得到多組對應的P_c＝(p_c1,p_c2,…,p_cn)和P_r＝(p_r1,p_r2,…,p_rn)；假設機器人坐標系到相機坐標系的轉換矩陣為則有取為P_r的偽逆矩陣，即可求得轉換矩陣，完成手眼標定；

圖像處理單元，接收所述圖像獲取單元的圖像，在所述圖像上選取的治療區域中自動生成均勻點陣，該點陣為超聲換能器需要到達的位置，同時利用深度信息求出皮膚表面各點的法向量，用于控制末端夾具姿態，從而控制所述超聲換能器；所述圖像處理單元還將所述圖像獲取單元在術中實時識別的標識碼位置與術前規劃時的標識碼位置進行對比并計算相對位移量，根據所述相對位移量對所述機械臂的路徑進行實時調整，實現所述機械臂跟蹤患者的功能；

所述末端夾具包括第一部件和第二部件，其中：第一部件帶有法蘭，能與機械臂末端的安裝法蘭連接；所述第一部件和第二部件內表面與所述超聲換能器表面吻合，兩者配合用于夾持所述超聲換能器握持部位；

除了第一部件帶有法蘭外，第一部件和第二部件其他結構相同，兩者總體為長方形，長方形的一側長邊開設C形缺口，其中兩者的兩個C形缺口相對設置，從而在第一部件和第二部件兩者配合時形成一個用于容納超聲換能器握持部位的空間，C形缺口的內側形狀與超聲換能器的握持部位的形狀完全匹配；同時，在第一部件和第二部件長方形的短邊的兩端部均設置有連接部件，該連接部件上設置有安裝孔，在超聲換能器握持部位安裝到位后，通過第一部件和第二部件兩端的安裝孔使用螺栓連接緊固，從而完全貼合超聲換能器的握持部位。

2.根據權利要求1所述的基于深度相機的超聲溶脂機器人系統，其特征在于，所述機械臂為多自由度機械臂。

3.根據權利要求1所述的基于深度相機的超聲溶脂機器人系統，其特征在于，所述末端夾具依據超聲換能器表面設計而成，能完全貼合超聲換能器的握持部位，進而保證末端夾具能牢固地固定所述超聲換能器。