[發明專利]一種手術機器人導航定位方法、裝置及系統

在審

• 申請號: 202211067352.X
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115944390A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 沈麗萍;李明;申明宇;牛乾
• 申請（專利權）人: 杭州三壇醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B34/20
• 分類號: A61B34/20;A61B34/30
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 孟維娜;馬敬

1.一種手術機器人導航定位方法，其特征在于，所述方法包括：

獲得圖像采集設備采集的兩張二維圖像，并獲得在預設的同一坐標系下目標對象的對象位姿數據以及第一示蹤器的示蹤器位姿數據，其中，所述圖像采集設備的視野范圍內包括：所述目標對象以及帶有標記物的配準板，所述圖像采集設備采集各個二維圖像的采集角度不同，所述第一示蹤器安裝于所述配準板上；

在所獲得的兩張二維圖像中規劃對所述目標對象進行置釘的螺釘的螺釘位姿數據；

針對每一二維圖像，識別該二維圖像中的所述標記物，根據識別到的所述標記物的圖像位置以及預先獲得的所述標記物在示蹤器坐標系下的位置，計算該二維圖像所在圖像坐標系與所述示蹤器坐標系之間的第一轉換關系，其中，所述示蹤器坐標系為：根據所述第一示蹤器建立的坐標系；

根據所述對象位姿數據和所述示蹤器位姿數據，計算對象坐標系與所述示蹤器坐標系之間的第二轉換關系，其中，所述對象坐標系為：根據所述目標對象建立的坐標系；

根據所述第一轉換關系以及第二轉換關系，將所述螺釘位姿數據轉換為所述對象坐標系下的目標位姿數據；

根據所述目標位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述手術機器人帶有機械臂、且機械臂末端固定有定位器的情況下，所述根據所述目標位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位，包括：

獲得當前機械臂末端在基座坐標系下的當前姿態數據以及當前所述定位器在所述對象坐標系下的定位器位姿數據，其中，所述基座坐標系為：根據所述機械臂的基座建立的坐標系；

根據所述目標位姿數據、當前姿態數據、第三轉換關系、定位器位姿數據，計算定位器指向目標位姿數據時所述機械臂末端在基座坐標系下的手術位姿數據，其中，所述第三轉換關系為所述定位器坐標系與機械臂末端坐標系之間的轉換關系，所述基座坐標系為：根據所述機械臂的基座建立的坐標系，所述機械臂末端坐標系為：根據所述機械臂的末端建立的坐標系，所述機械臂末端姿態數據是機械臂末端坐標系在基座坐標系中的位姿數據，所述定位器位姿數據為定位器在對象坐標系下的位姿數據；

根據所述手術位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述將螺釘位姿數據轉換為在所述對象坐標系下的目標位姿數據之前，所述方法還包括：

向用戶展示規劃后的各二維圖像；

獲得所述用戶基于所展示的二維圖像輸入的位姿調整信息；

根據所述位姿調整信息，對所述螺釘位姿數據進行調整。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述目標位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位，包括：

獲得所述手術機器人當前在所述對象坐標系下的第一位姿數據；

根據所述第一位姿數據以及所述目標位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位；

獲得導航定位后手術機器人在所述對象坐標系下的第二位姿數據；

根據所述第二位姿數據，計算基于當前手術機器人位姿進行置釘的螺釘的第五位姿數據；

計算所述第五位姿數據與所述目標位姿數據的位姿差異；

若所述位姿差異大于預設差異閾值，則將所述第二位姿數據作為所述第一位姿數據，并返回獲得對所述手術機器人進行導航定位的步驟，直至計算得到的位姿差異小于等于所述差異閾值。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述根據所述目標位姿數據，對所述手術機器人進行導航定位之后，還包括：

實時獲得對所述目標對象進行手術時手術器械在所述對象坐標系下的器械位姿數據；

根據所述第一轉換關系、第二轉換關系，將所述器械位姿數據轉換為所述圖像坐標系下的第六位姿數據；

向用戶實時展示包含所述第六位姿數據的二維圖像。