[發(fā)明專利]一種醫(yī)療機器人、檢測機械臂碰撞的方法及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011190674.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112245014B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李自漢;蘇明軒;何超;王家寅;唐文博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微創(chuàng)醫(yī)療機器人（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;G01C21/00;G01C3/00
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

1.一種醫(yī)療機器人，其特征在于，包括執(zhí)行端和中央控制單元，其中：

所述執(zhí)行端包括至少兩個執(zhí)行組件，所述執(zhí)行組件包括機械臂和手術(shù)器械，所述執(zhí)行組件用于進(jìn)行手術(shù)操作；

所述中央控制單元用于根據(jù)每個所述執(zhí)行組件的預(yù)期位姿，結(jié)合預(yù)設(shè)的執(zhí)行組件包圍盒模型，獲得每個所述執(zhí)行組件包圍盒模型的預(yù)期位姿，并通過碰撞檢測算法判斷所述執(zhí)行組件之間是否將發(fā)生碰撞；

還包括控制端，所述控制端包括操作組件，所述操作組件用于控制所述執(zhí)行組件運動；所述中央控制單元根據(jù)可能發(fā)生碰撞的方向，以及預(yù)設(shè)的主從映射關(guān)系，控制所述操作組件運動，以對操作者施加與可能發(fā)生碰撞的方向相反方向的作用力；

其中，所述中央控制單元還用于在判斷所述執(zhí)行組件之間將發(fā)生碰撞后，獲取所述執(zhí)行組件之間可能發(fā)生碰撞的方向，并將所述碰撞的方向予以顯示，所述中央控制單元用于將相應(yīng)的兩個所述執(zhí)行組件包圍盒模型投影到分離軸上分別得到第一投影和第二投影，并且判斷所述第一投影和第二投影是否重疊，如果所有分離軸上的第一投影和第二投影均重疊，則認(rèn)定相鄰的兩個所述執(zhí)行組件將發(fā)生碰撞，并取最小的投影重疊的長度所在的分離軸作為所述可能發(fā)生碰撞的方向；

所述作用力的大小與所述最小的重疊部分長度之間呈比例關(guān)系，所述中央控制單元還包括所述作用力的大小與所述投影重疊的長度之間預(yù)設(shè)的比例關(guān)系，并根據(jù)所述最小的投影重疊長度確定所述作用力的大小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，還包括控制端，所述控制端包括操作組件，所述操作組件用于控制所述執(zhí)行組件運動；

所述中央控制單元還用于根據(jù)所述操作組件的位姿，通過預(yù)設(shè)的操作組件與執(zhí)行組件的主從映射關(guān)系獲得每個所述執(zhí)行組件的當(dāng)前位姿和當(dāng)前速度，進(jìn)而獲得每個所述執(zhí)行組件的預(yù)期位姿。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，

所述中央控制單元還包括預(yù)設(shè)的執(zhí)行組件的手術(shù)運動軌跡，所述手術(shù)運動軌跡包括每個執(zhí)行組件每個時刻點在笛卡爾空間的位姿；

所述中央控制單元用于取當(dāng)前時刻之后預(yù)期時間時所述手術(shù)運動軌跡中的所述執(zhí)行組件在笛卡爾空間的位姿作為每個所述執(zhí)行組件的預(yù)期位姿。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，

所述中央控制單元還包括預(yù)設(shè)的用于執(zhí)行組件自檢的自檢運動軌跡，所述自檢運動軌跡包括每個執(zhí)行組件每個時刻點在笛卡爾空間的位姿；

所述中央控制單元用于當(dāng)所述執(zhí)行組件自檢時，根據(jù)所述自檢運動軌跡，將每個時刻點每個所述執(zhí)行組件在笛卡爾空間的位姿作為預(yù)期位姿。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，

所述執(zhí)行組件包括多個關(guān)節(jié)和連接件，所述連接件之間通過關(guān)節(jié)連接；

所述執(zhí)行組件包圍盒模型包括連接件包圍盒模型；

所述中央控制單元根據(jù)所述執(zhí)行組件的預(yù)期位姿，獲得連接件的預(yù)期位姿，并結(jié)合所述連接件包圍盒模型，獲得每個所述連接件包圍盒模型的預(yù)期位姿，進(jìn)一步通過碰撞檢測算法判斷所述執(zhí)行組件之間的連接件是否將發(fā)生碰撞。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，所述機械臂由所述連接件和關(guān)節(jié)依次串聯(lián)形成，且所述機械臂末端用于與所述手術(shù)器械連接，所述機械臂用于驅(qū)動所述手術(shù)器械圍繞一不動點運動。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，所述連接件包括易碰撞連接件和非易碰撞連接件，所述中央控制單元根據(jù)所述關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度，獲取連接件的當(dāng)前位姿和當(dāng)前速度，進(jìn)而獲得易碰撞連接件的預(yù)期位姿，并結(jié)合預(yù)設(shè)的易碰撞連接件的連接件包圍盒模型，獲得每個易碰撞連接件的所述連接件包圍盒模型的預(yù)期位姿，進(jìn)一步通過碰撞檢測算法判斷所述執(zhí)行組件之間的易碰撞連接件是否將發(fā)生碰撞。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)療機器人，其特征在于，所述執(zhí)行組件包圍盒模型還包括特征量，所述執(zhí)行組件還包括特征參數(shù)，所述特征量與所述特征參數(shù)相對應(yīng)，所述中央控制單元根據(jù)所述執(zhí)行組件的預(yù)期位姿，獲得所述特征參數(shù)的預(yù)期位姿，從而獲得對應(yīng)的所述特征量的預(yù)期位姿，最終獲得所述執(zhí)行組件包圍盒模型的預(yù)期位姿。