[發明專利]被動主手式主從控制手術機器人的性能測試方法及系統

有效

• 申請號: 202110793630.9
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113349939B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 王偉;文洋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱思哲睿智能醫療設備股份有限公司
• 主分類號: A61B34/37
• 分類號: A61B34/37;A61B90/00
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 吳航

1.一種被動主手式主從控制手術機器人的性能測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

建立基于主端操作手的基座(11)的主端描述坐標系和基于內窺鏡(4)的從端描述坐標系，建立基于所述主端操作手的末端關節連桿(13)的主端參考坐標系和基于從端操作手的手術器械(6)的從端參考坐標系；

獲取所述末端關節連桿(13)的三個第一姿態靶點(2611)在所述主端參考坐標系下的坐標，建立三個所述第一姿態靶點(2611)在所述主端參考坐標系下的第三描述矩陣；

獲取所述手術器械(6)的三個第二姿態靶點在所述從端參考坐標系下的坐標，建立三個所述第二姿態靶點在所述從端參考坐標系下的第五描述矩陣；

在主從映射狀態下，獲取三個所述第一姿態靶點(2611)在所述主端描述坐標系下的坐標，建立三個所述第一姿態靶點(2611)在所述主端描述坐標系下的第四描述矩陣；獲取三個所述第二姿態靶點在所述從端描述坐標系下的坐標，建立三個所述第二姿態靶點在所述從端描述坐標系下的第六描述矩陣；

根據所述第三描述矩陣和第四描述矩陣得到所述主端參考坐標系在所述主端描述坐標系下的第一描述矩陣，根據所述第五描述矩陣和第六描述矩陣得到所述從端參考坐標系在所述從端描述坐標系下的第二描述矩陣；

根據所述第一描述矩陣和所述第二描述矩陣分別得到基于所述第一描述矩陣的姿態角和基于所述第二描述矩陣的姿態角，根據所述基于所述第一描述矩陣的姿態角和所述基于所述第二描述矩陣的姿態角確定被動主手式主從控制手術機器人的姿態準確度；

其中，建立所述主端參考坐標系包括：保持第五關節連桿(14)的空間位置不變，獲取所述主端操作手的第二軸線上的點以及第一面結構(511)上的點，所述第五關節連桿(14)為與所述末端關節連桿(13)相鄰的連桿，所述第二軸線為所述末端關節連桿(13)的旋轉軸線，所述第一面結構(511)平行于所述末端關節連桿(13)的兩個夾持器(132)的對稱面，根據所述第二軸線、所述第一面結構(511)和右手定則建立所述主端參考坐標系，其中，所述主端參考坐標系的橫軸與所述第二軸線平行且正方向指向所述第五關節連桿(14)，豎軸與所述第一面結構(511)平行且正方向指向下方；

建立所述從端參考坐標系包括：分別獲取所述手術器械(6)的器械桿的第七軸線上的點和夾鉗臂(61)的第八軸線上的點，所述第七軸線為所述器械桿的軸線，所述第八軸線為所述夾鉗臂(61)的旋轉軸線；根據所述第七軸線上的點和所述第八軸線上的點結合右手定則建立所述從端參考坐標系，其中，所述從端參考坐標系的橫軸與所述第七軸線平行且正方向指向手術區域，豎軸與所述第八軸線平行且正方向指向下方；

建立所述主端描述坐標系包括：獲取兩個所述主端操作手的第一軸線上的點，所述第一軸線為所述主端操作手的第一關節連桿(12)與所述基座(11)轉動連接的旋轉軸線，根據所述第一軸線和右手定則建立所述主端描述坐標系，其中，所述主端描述坐標系的橫軸與上下方向一致且正方向指向上方，縱軸與左右方向一致且正方向指向右方；

所述從端操作手包括平行四邊形機構，所述平行四邊形機構包括滑臺導軌連桿(8)，所述滑臺導軌連桿(8)滑動連接有滑臺(81)，所述滑臺(81)用于固定所述內窺鏡(4)；所述建立基于內窺鏡(4)的從端描述坐標系包括：將兩個第七靶點工裝(27)連接于所述滑臺導軌連桿(8)并將滑臺靶點(28)固定于所述滑臺(81)，正視所述滑臺導軌連桿(8)時，兩個所述第七靶點工裝(27)分別位于所述滑臺(81)滑動的滑軌的左右兩側；通過所述平行四邊形機構的各關節的運動帶動所述滑臺導軌連桿(8)繞不動點轉動至少三個位置，通過空間測量設備獲取各位置處兩個所述第七靶點工裝(27)上靶點的空間坐標，以確定第二直線的位置，所述第二直線經過所述不動點；所述滑臺(81)滑動至少兩個位置，通過空間測量設備獲取各位置處所述滑臺靶點(28)的空間坐標，以確定第一直線的位置，所述第一直線平行于所述內窺鏡(4)的鏡桿軸線；根據所述第一直線、所述第二直線、所述內窺鏡(4)的類型以及右手定則建立所述從端描述坐標系；其中，所述從端描述坐標系的豎軸與所述內窺鏡(4)的鏡頭平面(41)垂直且正方向指向手術區域，正視所述滑臺導軌連桿(8)時，縱軸與所述第二直線平行且正方向指向右方；

或者，建立所述從端描述坐標系包括：將兩個第二靶點工裝(22)連接于所述內窺鏡(4)的鏡桿，轉動所述鏡桿至少三個位置，通過空間測量設備獲取各位置處兩個所述第二靶點工裝(22)上靶點的空間坐標，以確定鏡桿軸線的位置；通過空間測量設備測量所述鏡頭平面(41)的分界槽(42)上的點以確定所述分界槽(42)的位置；根據所述分界槽(42)、所述鏡桿軸線和右手定則建立所述從端描述坐標系，其中，所述從端描述坐標系的豎軸與所述鏡頭平面(41)垂直且正方向指向手術區域，橫軸位于與所述鏡頭平面(41)平行的平面內且正方向指向上方。