[發明專利]位姿監測系統、方法、手術機器人系統和存儲介質

有效

• 申請號: 202011347825.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112472297B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 郭越;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: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

1.一種位姿監測系統，應用于手術機器人系統，其特征在于，所述手術機器人系統包括至少兩個底座，每一個所述底座上設有至少一個機械臂，所述位姿監測系統包括：

第一位姿獲取模塊，用于獲取各所述底座的位姿信息；

第二位姿獲取模塊，用于獲取各所述機械臂的各關節的位姿信息；以及

控制器，與所述第一位姿獲取模塊和所述第二位姿獲取模塊通信連接，用于分別根據各所述底座的位姿信息和對應的所述機械臂的各關節的位姿信息，得到各所述機械臂的末端的位姿信息；

至少一個所述機械臂的末端連接有手術器械，至少另一個所述機械臂的末端連接有內窺鏡；

所述控制器還用于獲取所述手術器械所在底座和所述內窺鏡所在底座之間的位姿映射關系，并根據所述手術器械的位姿信息、所述內窺鏡的位姿信息以及所述手術器械所在底座和所述內窺鏡所在底座之間的位姿映射關系，獲取所述手術器械和所述內窺鏡之間的位姿映射關系。

2.根據權利要求1所述的位姿監測系統，其特征在于，所述第一位姿獲取模塊包括磁場發生器和磁感應器；

每一個所述底座上安裝有至少一個所述磁感應器；

所述磁場發生器用于在預定范圍內產生交變電磁場；

所述磁感應器用于在所述電磁場中感應出相應的感應電流；

所述控制器用于基于所述感應電流計算得到所述磁感應器所在底座的位姿信息。

3.根據權利要求2所述的位姿監測系統，其特征在于，所述控制器用于基于所述感應電流和預先存儲的位姿標定結果計算得到所述磁感應器所在底座的位姿信息。

4.根據權利要求2所述的位姿監測系統，其特征在于，所述磁感應器包括至少兩個用于在所述電磁場中感應出相應的感應電流的磁感應線圈，所述至少兩個所述磁感應線圈之間具有一定夾角。

5.根據權利要求1所述的位姿監測系統，其特征在于，所述第一位姿獲取模塊包括光學跟蹤儀和光學靶標；

每一個所述底座上安裝有至少一個所述光學靶標；

所述光學跟蹤儀用于跟蹤所述光學靶標的位姿信息；

所述控制器用于基于所述光學靶標的位姿信息計算得到所述光學靶標所在底座的位姿信息。

6.根據權利要求1所述的位姿監測系統，其特征在于，所述第一位姿獲取模塊包括圖像獲取單元和標記物；

每一個所述底座上設有至少兩個所述標記物；

所述圖像獲取單元用于獲取各所述底座上的所述標記物的圖像信息；

所述控制器用于基于所述圖像信息計算得到所述標記物所在底座的位姿信息。

7.根據權利要求6所述的位姿監測系統，其特征在于，操作時，所述標記物配置為以預設的頻率閃爍的LED燈，不同的所述標記物以不同的頻率閃爍以供所述控制器識別。

8.一種位姿監測方法，應用于手術機器人系統，其特征在于，所述手術機器人系統包括至少兩個底座，每一個所述底座上設有至少一個機械臂，所述位姿監測方法包括：

分別獲取各所述底座的位姿信息和各所述機械臂的各關節的位姿信息；以及

分別根據各所述底座的位姿信息和對應的所述機械臂的各關節的位姿信息，得到各所述機械臂的末端的位姿信息；

至少一個所述機械臂的末端連接有手術器械，至少另一個所述機械臂的末端連接有內窺鏡，所述位姿監測方法還包括：

獲取所述手術器械所在底座和所述內窺鏡所在底座之間的位姿映射關系；

根據所述手術器械的位姿信息、所述內窺鏡的位姿信息以及所述手術器械所在底座和所述內窺鏡所在底座之間的位姿映射關系，獲取所述手術器械和所述內窺鏡之間的位姿映射關系。