[發(fā)明專利]位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、方法、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011347825.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112472297B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭越;何超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海微創(chuàng)醫(yī)療機(jī)器人（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號(hào): A61B34/30
• 分類號(hào): A61B34/30;A61B34/00
• 代理公司: 上海思捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發(fā)明提供了一種位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、方法、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)，所述位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括至少兩個(gè)底座，每一個(gè)底座上設(shè)有至少一個(gè)機(jī)械臂，位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：第一位姿獲取模塊，用于獲取各底座的位姿信息；第二位姿獲取模塊，用于獲取各機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)的位姿信息；以及控制器，與第一位姿獲取模塊和第二位姿獲取模塊通信連接，用于根據(jù)各底座的位姿信息和對(duì)應(yīng)的機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)的位姿信息，得到各機(jī)械臂的末端的位姿信息。本發(fā)明可以完成對(duì)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)多底座位姿的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了在使用多底座臺(tái)車的情況下，對(duì)任一底座上的機(jī)械臂的末端的位姿進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、方法、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前，將機(jī)器人制造技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)外科領(lǐng)域已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，是機(jī)器人研究領(lǐng)域的前言熱點(diǎn)之一。機(jī)器人技術(shù)不僅在手術(shù)精確定位、手術(shù)微創(chuàng)、無(wú)損診療等方面帶來(lái)了巨大的技術(shù)變革，而且正在改變常規(guī)醫(yī)療外科的許多概念，因此機(jī)器人化手術(shù)醫(yī)療設(shè)備的開(kāi)發(fā)和研制，無(wú)論對(duì)臨床醫(yī)學(xué)還是康復(fù)工程方面都具有十分重要的意義。

目前醫(yī)學(xué)外科機(jī)器人系統(tǒng)的研究已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如基于超聲的遠(yuǎn)程遙控操作外科手術(shù)系統(tǒng)、用于心臟瓣膜修復(fù)的遙控操作機(jī)器人系統(tǒng)、用于纖維外科的微創(chuàng)傷機(jī)器人系統(tǒng)、用于腹外科的聲控手術(shù)系統(tǒng)等。

現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)大多為單底座、單手術(shù)臺(tái)車，但是單底座、單手術(shù)臺(tái)車的擺位方式單一，手術(shù)器械位置受到極大限制，因此有必要實(shí)現(xiàn)多底座的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，然而目前還沒(méi)有較好的位姿監(jiān)測(cè)方案，無(wú)法對(duì)任一底座上的手術(shù)器械的位姿進(jìn)行計(jì)算，因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)多底座的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、方法、手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)和存儲(chǔ)介質(zhì)，可以對(duì)手術(shù)機(jī)器人的多底座進(jìn)行位姿監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)在使用多底座臺(tái)車的情況下，對(duì)任一底座上的機(jī)械臂的末端的位姿進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而可以計(jì)算出機(jī)械臂的末端的手術(shù)器械在內(nèi)窺鏡視野下的位姿，實(shí)現(xiàn)對(duì)多底座臺(tái)車的控制，使得多底座臺(tái)車的手術(shù)機(jī)器人可以應(yīng)用在不同手術(shù)場(chǎng)景下，增加了手術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景和其擺位靈活度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)，所述手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)包括至少兩個(gè)底座，每一個(gè)所述底座上設(shè)有至少一個(gè)機(jī)械臂，所述位姿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)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(jī)械臂的各關(guān)節(jié)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(jù)各所述底座的位姿信息和對(duì)應(yīng)的所述機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)的位姿信息，得到各所述機(jī)械臂的末端的位姿信息。

可選的，所述第一位姿獲取模塊包括磁場(chǎng)發(fā)生器和磁感應(yīng)器：

每一個(gè)所述底座上安裝有至少一個(gè)所述磁感應(yīng)器；

所述磁場(chǎng)發(fā)生器用于在預(yù)定范圍內(nèi)產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)；

所述磁感應(yīng)器用于在所述電磁場(chǎng)中感應(yīng)出相應(yīng)的感應(yīng)電流；

所述控制器用于基于所述感應(yīng)電流計(jì)算得到所述磁感應(yīng)器所在底座的位姿信息。

可選的，所述控制器用于基于所述感應(yīng)電流和預(yù)先存儲(chǔ)的位姿標(biāo)定結(jié)果計(jì)算得到所述磁感應(yīng)器所在底座的位姿信息。

可選的，所述磁感應(yīng)器包括至少兩個(gè)用于在所述電磁場(chǎng)中感應(yīng)出相應(yīng)的感應(yīng)電流的磁感應(yīng)線圈，所述至少兩個(gè)所述磁感應(yīng)線圈之間具有一定夾角。

可選的，所述第一位姿獲取模塊包括光學(xué)跟蹤儀和光學(xué)靶標(biāo)；

每一個(gè)所述底座上安裝有至少一個(gè)所述光學(xué)靶標(biāo)；

所述光學(xué)跟蹤儀用于跟蹤所述光學(xué)靶標(biāo)的位姿信息；