[發明專利]手術機器人的碰撞檢測方法、可讀存儲介質及手術機器人

在審

• 申請號: 202111229335.7
• 申請日: 2021-10-21
• 公開（公告）號: CN115998439A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 苗燕楠;李自漢;江磊;彭曉寧;王家寅
• 申請（專利權）人: 上海微創醫療機器人（集團）股份有限公司
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61B34/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 汪春艷

1.一種手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，包括：

獲取手術環境中預定組織于不同視角下的至少兩個圖像信息；

根據所述至少兩個圖像信息，獲得所述預定組織的空間位置；

獲取手術機器人的器械臂的末端所連接的手術器械的空間位姿；

根據所述預定組織的空間位置和所述手術器械的空間位姿確定所述手術器械與所述預定組織的碰撞情況。

2.根據權利要求1所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，所述預定組織具有特征點，所述特征點基于醫學影像通過建立組織模型來確定。

3.根據權利要求2所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，根據所述至少兩個圖像信息，獲得所述預定組織的空間位置的步驟包括：

根據所述至少兩個圖像信息，建立所述預定組織的實時的三維模型，經與所述組織模型配準后，實時得到所述特征點在圖像采集裝置坐標系中的實時的位置信息，從而得到所述預定組織的空間位置。

4.根據權利要求3所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，利用至少兩個圖像采集單元獲取所述至少兩個圖像信息，至少兩個所述圖像采集單元設置于內窺鏡上，所述內窺鏡連接于所述手術機器人的持鏡臂的末端。

5.根據權利要求4所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，獲得所述預定組織的空間位置的步驟包括：

獲取所述圖像信息中所述特征點在內窺鏡坐標系中的位置信息；

獲取所述內窺鏡在持鏡臂基坐標系中的位姿信息；

根據所述特征點在內窺鏡坐標系中的位置信息以及所述內窺鏡在持鏡臂基坐標系中的位姿信息，得到所述特征點在持鏡臂基坐標系下的位置信息，進而得到所述特征點在基坐標系下的位置信息，從而得到所述預定組織的空間位置。

6.根據權利要求1所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，所述手術器械的空間位姿包括當前空間位姿和預期空間位姿；所述碰撞情況包括當前碰撞情況和預期碰撞情況。

7.根據權利要求6所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，獲取所述手術器械的預期空間位姿的步驟包括：

獲取所述手術器械上的至少兩個器械標記點在器械臂基坐標系中的位置信息，進而得到所述器械標記點在基坐標系下的位置信息；

獲取所述器械標記點的運動信息；

根據所述器械標記點的位置信息和運動信息，得到所述器械標記點的預期空間位置；

根據至少兩個所述器械標記點的預期空間位置，得到所述手術器械的預期空間位姿。

8.根據權利要求2所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，確定碰撞情況的步驟包括：

以所述特征點為球心，以Ro為半徑建立球體Co；

以所述手術器械上的器械標記點為球心，以Rt為半徑建立球體Ct；

若所述球體Co和所述球體Ct間的距離DRo+Rt，則標記所述特征點與所述器械標記點接觸。

9.根據權利要求8所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，所述預定組織包括M個特征點，其中有N個特征點與所述器械標記點發生接觸，N為自然數，M為不小于N的自然數，若N與M的比值大于閾值P，P∈(0，1]，則確定所述手術器械將要與所述預定組織碰撞。

10.根據權利要求1所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，若所述碰撞情況包括所述手術器械與所述預定組織碰撞，則進行報警、提示和啟動安全保護機制中的至少一種。

11.根據權利要求1所述的手術機器人的碰撞檢測方法，其特征在于，啟動安全保護機制的步驟包括：

根據所述碰撞情況為所述手術器械的運動設置虛擬邊界，并限制所述手術器械進入所述虛擬邊界的范圍內。