[發明專利]一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法

在審

• 申請號: 202110063385.6
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112891058A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 黃凱;林浩添;倪歡琦;夏俊;王婷
• 申請（專利權）人: 中山大學;中山大學中山眼科中心
• 主分類號: A61F9/007
• 分類號: A61F9/007;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 黃志鋮

1.一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，包括機械臂和安裝于所述機械臂上的注射器，所述機械臂包括夾持所述注射器的夾持裝置和驅動所述夾持裝置擺動的驅動臂；所述驅動臂包括第一關節和與所述第一關節連接的第二關節，所述第一關節驅動所述夾持裝置擺動，所述第二關節驅動所述第一關節擺動；所述第一關節包括第一線性電機和第二線性電機；所述第二關節包括第三線性電機和第四線性電機；所述夾持裝置設置有驅動所述注射器直線運動的第五線性電機和驅動所述注射器活塞運動的第六線性電機；其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：選定入針位置，并設定機械臂的運動路徑；

步驟二：控制第六線性電機帶動注射器活塞后退，吸取注射液；然后再控制活塞前進，排出注射器內空氣；

步驟三：控制機械臂沿著設定的運動路徑運動，令機械臂驅動注射器的針尖末端沿著運動路徑移動至轉折點；

步驟四：通過機械臂帶動針尖末端在轉折點處執行RCM運動，完成30-40度轉角，并令針尖末端與水平面呈60-80度傾角下接近視網膜層；

步驟五：機械臂帶動針尖末端繼續按照步驟二中設定的運動路徑移動至視網膜層的目標位置；

步驟六：控制機械臂的第六線性電機，向目標位置注射定量的注射液。

2.根據權利要求1所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，在所述步驟四中，針尖末端的RCM運動中的位置計算如下：

S4.1：獲取機械臂的物理參數；

S4.2：計算驅動臂的角度，具體為：

式中，θ1為第一關節與垂直面形成的角度；L1為第一線性馬達的線性位移；L2為第二線性馬達的線性位移；dm為第三線性馬達到第一線性馬達或第二線性馬達的水平軸的垂直距離；θ2為第二關節與垂直面形成的角度；L3為第三線性馬達的線性位移；L4為第四線性馬達的線性位移。

S4.3：計算針尖末端位置，以針尖末端位置為RCM點坐標，具體如下：

式中，θ2為第二關節與垂直面形成的角度；L5為第五線性馬達的當前位置；h為第一線性馬達和第二線性馬達的直線距離；Ltool為夾持裝置與針尖末端的距離。

3.根據權利要求2所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，針尖末端圍繞RCM點轉動，設定的運動軌跡如下：

式中，ΔL1、ΔL2、ΔL5分別為第一線性電機、第二線性電機和第五線性電機的目標位移量；J為雅可比矩陣。

4.根據權利要求3所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，雅可比矩陣具體為：

式中，θ2為第二關節與垂直面形成的角度；L1為第一線性電機的線性位移；L2為第二線性電機的線性位移；dm為第三線性電機到第一線性電機或第二線性電機的水平軸的垂直距離；L3為第三線性電機的當前位置；L5為第五線性電機的線性位移；h為第一線性馬達和第二線性馬達的直線距離。

5.根據權利要求4所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，針尖末端在進行RCM運動時，每前進一步就根據S4.3得到的針尖末端位置的雅可比矩陣獲取第一線性電機、第二線性電機和第五線性電機的移動位移；同時計算第一線性電機、第二線性電機和第五線性電機的移動軌跡來控制針尖末端的運動。

6.根據權利要求4所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，在針尖末端進行RCM運動時，針尖末端每前進一步，就以移動后的針尖末端所在的位置作為新的RCM點坐標。

7.根據權利要求4所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，在針尖末端進行RCM運動時，針尖末端每一步的目標位置通過計算針尖末端與垂直面的夾角的夾角變化率獲得。

8.根據權利要求1所述的一種用于人眼視網膜下注射的機器人遠程定點控制方法，其特征在于，在所述步驟一中，通過顯微鏡系統觀察眼部圖像選定入針位置。