[發(fā)明專利]一種骨科手術(shù)機(jī)器人降低操作誤差的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011461982.6
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112587237A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘆穎僖;侯禮春;朱江水
• 申請（專利權(quán)）人: 南京凌華微電子科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/00;A61B34/10;A61B34/20;G06F17/16;G06F17/13
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 郝偉揚

1.一種骨科手術(shù)機(jī)器人降低操作誤差的方法，其特征在于，包括：

S1、建立手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系、真實坐標(biāo)系，及各坐標(biāo)系之間的關(guān)系；

S2、計算工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系分別相對于真實坐標(biāo)系的變換矩陣，通過變換矩陣計算得到導(dǎo)航儀給出的相對坐標(biāo)；

S3、考慮誤差因素，得到變換矩陣的實際形式；

S4、采用變換矩陣實際形式和d(T^N)共同表示變換矩陣的理論形式，采用Δ_t表示相對于坐標(biāo)系t的微分變換，結(jié)合變換矩陣的實際形式和變換矩陣的理論形式之間的關(guān)系，得到Δ_t的具體表達(dá)式,其中，T^N為變換矩陣的理論形式，T為變換矩陣的實際形式，d(T^N)為T^N對時間的導(dǎo)數(shù)；

S5、將Δ_t標(biāo)記為微分運動矢量，通過微分運動矢量的一階全微分形式和誤差系數(shù)矩陣估計變換矩陣的實際形式，再利用變換矩陣的實際形式和變換矩陣的理論形式之間的關(guān)系，求得估計誤差；

S6、對所述估計誤差進(jìn)行補(bǔ)償，消除系統(tǒng)誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科手術(shù)機(jī)器人降低操作誤差的方法，其特征在于，在所述S1中，所述工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系、真實坐標(biāo)系之間的關(guān)系為：

其中，為手術(shù)機(jī)器人的變換矩陣，為工具坐標(biāo)系矩陣，為導(dǎo)航儀采集的相對坐標(biāo)；為基坐標(biāo)系0相對于用戶坐標(biāo)系U的變換矩陣，t表示用戶坐標(biāo)系，u表示工具坐標(biāo)系，7表示機(jī)器人具有7個自由度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科手術(shù)機(jī)器人降低操作誤差的方法，其特征在于，在所述S3中，所述變換矩陣的實際形式為：

其中，α_t,β_t,γ_t是工具坐標(biāo)系三個維度的坐標(biāo)，Δα_t,Δβ_t,Δγ_t是工具坐標(biāo)系三個維度坐標(biāo)隨著時間變換的導(dǎo)數(shù),x_t,y_t,z_t為真實坐標(biāo)系{W}下對于t的坐標(biāo)，Δx_t,Δy_t,Δz_t是真實坐標(biāo)系t的三個維度坐標(biāo)隨著時間變換的導(dǎo)數(shù)，T^R是工具坐標(biāo)系到真實坐標(biāo)系的關(guān)系矩陣；α_u,β_u,γ_u是用戶坐標(biāo)系三個維度的坐標(biāo)，Δα_u,Δβ_u,Δγ_u是用戶坐標(biāo)系三個維度坐標(biāo)隨著時間變換的導(dǎo)數(shù)，x_u,y_u,z_u是真實坐標(biāo)系{W}下對于u的坐標(biāo)，Δx_u,Δy_u,Δz_u是真實坐標(biāo)系u的三個維度坐標(biāo)隨著時間變換的導(dǎo)數(shù)，U^R是用戶坐標(biāo)系到真實坐標(biāo)系的關(guān)系矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的骨科手術(shù)機(jī)器人降低操作誤差的方法，其特征在于，在所述S4中，所述變換矩陣的理論形式的表達(dá)式為，

T^R≈T^N+d(T^N)

T^N為變換矩陣的理論形式，T^R為變換矩陣的實際形式，d(T^N)為T^N對時間的導(dǎo)數(shù)；.

其中，α,β,γ是工具坐標(biāo)系三個維度軸，x,y,z是真實坐標(biāo)系三個維度軸。