[發明專利]手術機器人系統、調整方法、存儲介質及終端

有效

• 申請號: 202011147293.8
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112245011B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 鄭阿勇;江磊;何超
• 申請（專利權）人: 上海微創醫療機器人（集團）股份有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/00
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

1.一種手術機器人系統，其特征在于，包括存儲單元、檢測單元、動作單元和與所述存儲單元、檢測單元及動作單元連接的控制單元，所述動作單元包括互相連接的運載模塊和調節模塊，所述調節模塊的自由端用于連接手術器械；

所述檢測單元用于對所述運載模塊、所述調節模塊和所述手術器械中的任意一者進行移動信息檢測，并將獲取的移動信息發送至所述控制單元；

所述控制單元根據所述移動信息生成控制指令以驅動所述運載模塊和所述調節模塊的至少一者的運動，以調整所述手術器械的位置或者姿態的至少一種位姿調整控制信息，進而使不動點位于期望位置；

所述手術器械的移動信息包括所述手術器械的移動前位置信息，所述存儲單元存儲有位姿調整控制信息和約束收斂信息，所述控制單元根據所述運載模塊的移動信息和所述手術器械的移動前位置信息生成所述運載模塊的調整位置信息，以驅動所述運載模塊進行運載方位調整，然后根據所述調節模塊的移動信息結合所述位姿調整控制信息進行運動路徑遍歷和最優路徑篩選，并根據所述約束收斂信息判斷所述最優路徑篩選的結果是否能夠收斂，以驅動所述調節模塊帶動所述手術器械調整至期望位置。

2.根據權利要求1所述的手術機器人系統，其特征在于，所述調節模塊包括若干關節以及與所述關節相對應設置的關節電機，所述控制單元判斷所述最優路徑篩選的結果不能夠收斂，則通過所述關節電機驅動所述關節進行關節調整，所述檢測單元對調整后的關節執行所述移動信息檢測并將所述調整后的關節的移動信息發送所述控制單元，所述控制單元根據所述調整后的關節的移動信息結合所述位姿調整控制信息進行所述運動路徑遍歷和所述最優路徑篩選，直至根據所述最優路徑的篩選結果和所述約束收斂信息判斷能夠收斂為止。

3.根據權利要求2所述的手術機器人系統，其特征在于，所述控制單元通過限位識別、碰撞檢測、固定不動點以及器械姿態的至少一種方式進行所述運動路徑遍歷，并根據若干所述關節電機的角度信息建立啟發函數和代價函數實現所述最優路徑篩選，所述不動點為所述手術器械作用于目標對象后在所述目標對象體表限定的虛擬介入點。

4.根據權利要求3所述的手術機器人系統，其特征在于，所述存儲單元還存儲有啟發函數權重信息，所述控制單元進一步結合所述啟發函數、所述代價函數和所述啟發函數權重信息得到收斂判斷函數，以判斷是否能夠進行收斂。

5.根據權利要求3所述的手術機器人系統，其特征在于，所述控制單元包括比較模塊，所述比較模塊根據所述不動點的移動前位置信息生成所述不動點的期望位置信息，根據所述運載模塊的調整位置信息和正運動學原理由所述調節模塊的各關節位置信息獲得所述運載模塊調整后的不動點位置信息，然后根據所述不動點的期望位置信息和所述運載模塊調整后的不動點位置信息生成所述不動點的位置偏差信息。

6.根據權利要求5所述的手術機器人系統，其特征在于，所述比較模塊根據坐標變換規則將所述不動點的移動前位置信息轉換為所述不動點的期望位置信息，以使所述不動點的移動前位置信息和所述不動點的期望位置信息位于同一參考坐標系下。

7.根據權利要求5所述的手術機器人系統，其特征在于，所述控制單元還包括規劃模塊，所述規劃模塊獲取所述不動點的位置偏差信息和所述運載模塊的移動信息，并根據所述不動點的位置偏差信息和所述運載模塊的移動信息生成所述運載模塊的調整位置信息，以驅動所述運載模塊進行所述運載方位調整。

8.根據權利要求7所述的手術機器人系統，其特征在于，所述調節模塊包括至少一個機械臂，所述若干關節設置于所述機械臂，所述規劃模塊根據所述約束收斂信息、所述不動點的位置偏差信息、所述若干關節的移動信息以及相鄰的所述機械臂之間的距離信息構建所述代價函數，以使所述手術器械末端的變化值在期望范圍內，且所述不動點的調整后位置信息與所述不動點的期望位置信息一致。

9.根據權利要求7所述的手術機器人系統，其特征在于，所述規劃模塊根據所述不動點的位置偏差函數、末端關節姿態偏差函數、距離函數以及限位函數構建所述代價函數。