[發(fā)明專利]機(jī)械臂運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)及外科手術(shù)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011631377.9
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112890954B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李書綱
• 申請（專利權(quán)）人: 北京和華瑞博醫(yī)療科技有限公司;北京和華瑞博科技有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61B34/10;A61B17/15;A61B17/17
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 劉敏

本公開涉及機(jī)械臂運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)及外科手術(shù)系統(tǒng)，機(jī)械臂末端用于搭載執(zhí)行器；運(yùn)動控制方法包括：由圖形用戶接口接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令，第一控制指令用于控制機(jī)械臂按照第一活動模式運(yùn)動；接收第一輸入裝置或第二輸入裝置的第二控制指令，第二控制指令用于控制機(jī)械臂進(jìn)入第二活動模式；接收第二輸入裝置輸入第三控制指令，第三控制指令用于控制執(zhí)行器執(zhí)行預(yù)定運(yùn)動；其中，第一輸入裝置與第二輸入裝置是相互分離的或者可相互分離設(shè)置。上述方法和系統(tǒng)提高了手術(shù)過程的流暢性，有利于提高手術(shù)質(zhì)量和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及外科手術(shù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機(jī)械臂運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)及外科手術(shù)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在計算機(jī)輔助手術(shù)系統(tǒng)中，可以采用協(xié)作機(jī)械臂輔助執(zhí)行操作，協(xié)作機(jī)械臂的遠(yuǎn)端通常會搭載末端執(zhí)行器。根據(jù)不同的場景，末端執(zhí)行器的一端會搭載不同的醫(yī)用器械，例如鋸、鉆或銑刀等。通過協(xié)作機(jī)械臂-末端執(zhí)行器-醫(yī)用器械三者之間的機(jī)械連接機(jī)構(gòu)和控制操作，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的切割、鉆或銑削等操作。

以末端執(zhí)行器搭載電動擺鋸用于輔助截骨為例，電動擺鋸的鋸片由當(dāng)前任意位置進(jìn)入待刀位、由待刀位進(jìn)入截骨位置的過程，稱為走位。機(jī)械臂移動使鋸片進(jìn)入截骨位置后，將機(jī)械臂的活動自由度限定在截骨平面內(nèi)，使鋸片只能在鎖定的平面內(nèi)移動，再使電動擺鋸上電，由醫(yī)師推動機(jī)械臂控制鋸片與患骨接觸。完成一個位置的截骨后，再走位進(jìn)入下一個截骨位置，繼續(xù)進(jìn)行截骨。過程中顯示器可實(shí)時顯示鋸片和患骨的數(shù)字三維模型的相對位置以及其他提示信息，供專業(yè)醫(yī)師參考。上述操作均由專業(yè)醫(yī)師完成，以保證對截骨的掌控權(quán)。專業(yè)醫(yī)師在進(jìn)行截骨操作時需要高度集中注意力，避免切割到軟組織。對于不熟悉操作的醫(yī)生或者剛完成一次注意力高度集中的截骨操作的醫(yī)生，可能需要努力思考才能想起下一步應(yīng)該對機(jī)械臂進(jìn)行的操作，造成手術(shù)過程不夠流暢，手術(shù)耗時增加。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供的機(jī)械臂運(yùn)動控制方法、系統(tǒng)及外科手術(shù)系統(tǒng)，可以提高手術(shù)過程的流暢性。

第一方面，提供一種機(jī)械臂的運(yùn)動控制方法，機(jī)械臂末端用于搭載執(zhí)行器，方法包括：由圖形用戶接口接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令，第一控制指令用于控制機(jī)械臂按照第一活動模式運(yùn)動；接收第一輸入裝置或第二輸入裝置的第二控制指令，第二控制指令用于控制機(jī)械臂進(jìn)入第二活動模式；接收第二輸入裝置輸入第三控制指令，第三控制指令用于控制執(zhí)行器執(zhí)行預(yù)定運(yùn)動；其中，第一輸入裝置與第二輸入裝置是相互分離的或者可相互分離設(shè)置。

在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，方法還包括：通過第一輸入裝置或者第二輸入裝置輸入第四控制指令，第四控制指令用于控制機(jī)械臂停止按照第一活動模式運(yùn)動。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，由圖形用戶接口接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令包括：圖形用戶接口接收預(yù)控制指令以提供第一控制接口集，第一控制接口集接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，方法還包括：第三控制指令執(zhí)行結(jié)束后，圖形用戶接口提供第一控制接口集，第一控制接口集用于接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令。

結(jié)合上述可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，第一活動模式為機(jī)械臂在自身動力的驅(qū)動下由當(dāng)前位置運(yùn)動到目標(biāo)位置；并且/或者，第二活動模式為機(jī)械臂被設(shè)置為其末端可在外力驅(qū)動下在預(yù)定平面內(nèi)平移和繞該平面的法線旋轉(zhuǎn)。

第二方面，提供一種機(jī)械臂運(yùn)動控制系統(tǒng)，機(jī)械臂末端用于搭載執(zhí)行器，系統(tǒng)包括帶有圖形用戶接口的控制器、第一輸入裝置和第二輸入裝置，其中：圖形用戶接口用于接收第一輸入裝置輸入的第一控制指令，第一控制指令用于控制機(jī)械臂按照第一活動模式運(yùn)動；圖形用戶接口還用于接收第一輸入裝置或第二輸入裝置的第二控制指令，第二控制指令用于控制機(jī)械臂進(jìn)入第二活動模式；第二輸入裝置用于輸入第三控制指令，第三控制指令用于控制執(zhí)行器執(zhí)行預(yù)定運(yùn)動；其中，第一輸入裝置與第二輸入裝置是相互分離的或者可相互分離設(shè)置。