The invention discloses a master-slave tele operation control system of stereo vision based on surgical robot, including motion control system and stereo vision system, motion control system, including the algorithm module and the underlying control module of motion control; stereo vision system including stereo vision algorithm module; the mobile phone from the command position control arm receiving real-time master hand manipulator transfer, motion control algorithm module calculated the joint expected position, bottom control module to control the servo drive the mechanical arm movement from the mobile phone to the specified location; stereo vision system for real-time collection from mobile phone arm position information for visual computing threads, through the stereo vision algorithm module calculates the manipulator relative to the world coordinate the position, through the Ethernet location information feedback to the operator through the vertical motion control system; The body display device performs the operation by observing the movement of the arm and operating the main hand operating arm. The invention achieves a higher level in system stability, real-time and high precision, etc..
【技术实现步骤摘要】
一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统
本专利技术属于医疗手术机器人领域,具体涉及一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,属于人机交互领域。
技术介绍
机器人微创手术通过从根本上改变了医生的手术环境及手术方式,有效的避免了医生长时间手术时的疲劳感及由此引起的手术误操作,有利于进一步提高微创手术的手术效果;同时,机器人微创手术能够很好的实现医生的手眼协调,便于开展更为复杂精细的手术操作,极大地拓展了医生的手术能力。主从式遥操作手术机器人控制系统通常由一个主手操作端和若干个从手执行臂组成。主从式遥操作手术机器人控制系统通常由一个主手操作端和若干个从手执行臂组成。从手执行臂末端安装内窥镜及手术器械通过创口直达病灶处,医生通过操作主手即可控制从手末端器械完成各种手术操作。将立体视觉和主从式遥操作控制系统于一体的手术机器人系统,需要进行主从手及各从手之间算法的实时计算及网络实时通信,这就提高了遥操作控制系统的复杂性,现有技术在稳定性、实时性和高精度等方面还有欠缺。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术提供一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,通过在从手端采用立体视觉功能,以提高医生实施遥操作手术时的真实感,更好的操控机器人完成手术。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的,一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,手术机器人包括主手操作端和从手执行端;主手操作端为7DOF并联式机器人,从手执行端由一个固定立体视觉系统的6DOF串联式持镜臂、两个7DOF串联式器械臂和一个6DOF辅助臂;主手操作端与从手执行端通过以太网通信,机器人控 ...
【技术保护点】
一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,手术机器人包括主手操作端和从手执行端;主手操作端为7DOF并联式机器人,从手执行端由一个固定立体视觉系统的6DOF串联式持镜臂、两个7DOF串联式器械臂和一个6DOF辅助臂;主手操作端与从手执行端通过以太网通信,其特征在于:机器人控制系统包括运动控制系统和立体视觉系统,运动控制系统与立体视觉系统之间通过以太网通信;所述运动控制系统包括运动控制算法模块和底层控制模块;所述立体视觉系统包括立体视觉算法模块;各从手机械臂控制程序的通信模块通过以太网实时接收主手操作臂传递过来的位置控制指令,通过运动控制算法模块中的逆运动学算法解算得到各关节期望位置,通过任务执行线程调用底层控制模块控制伺服驱动器使从手机械臂运动到指定位置;立体视觉系统通过图像采集线程实时采集从手机械臂所处位置信息并传递给视觉算法计算线程,通过立体视觉算法模块计算机械臂相对于世界坐标系的位置,通过以太网将位置信息反馈至运动控制系统;操作者通过立体显示装置观察从臂运动情况操作主手操作臂完成手术任务。
【技术特征摘要】
1.一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,手术机器人包括主手操作端和从手执行端;主手操作端为7DOF并联式机器人,从手执行端由一个固定立体视觉系统的6DOF串联式持镜臂、两个7DOF串联式器械臂和一个6DOF辅助臂;主手操作端与从手执行端通过以太网通信,其特征在于:机器人控制系统包括运动控制系统和立体视觉系统,运动控制系统与立体视觉系统之间通过以太网通信;所述运动控制系统包括运动控制算法模块和底层控制模块;所述立体视觉系统包括立体视觉算法模块;各从手机械臂控制程序的通信模块通过以太网实时接收主手操作臂传递过来的位置控制指令,通过运动控制算法模块中的逆运动学算法解算得到各关节期望位置,通过任务执行线程调用底层控制模块控制伺服驱动器使从手机械臂运动到指定位置;立体视觉系统通过图像采集线程实时采集从手机械臂所处位置信息并传递给视觉算法计算线程,通过立体视觉算法模块计算机械臂相对于世界坐标系的位置,通过以太网将位置信息反馈至运动控制系统;操作者通过立体显示装置观察从臂运动情况操作主手操作臂完成手术任务。2.根据权利要求1所述的一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,其特征在于:所述立体视觉算法模块包括单个相机内部参数和外部参数确定、左相机与右相机之间变换矩阵确定、景深计算、共轭点对特征提取算法。3.根据权利要求2所述的一种基于立体视觉的主从式遥操作手术机器人控制系统,其特征在于:所述的单个相机内部参数和外部参数确定算法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取目标物体在相机坐标系与世界坐标系的关系xc=Rxw+T,xc为目标物体在相机坐标系中的坐标,xw为目标物体在世界坐标系中的坐标,为相机的外部参数;表示世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵,相机坐标系到世界坐标系的平移向量;S2、根据关系式和确定世界坐标和像素坐标之间的映射关系,其中(x,y,z)为世界坐标,(r,c)为像素坐标,(or,oc)表示包含主点的像素的像素阵列坐标,sx和sy表示一个像素在水平和垂直方向的尺度,λ=kz,k为未知的正值常数;S3、根据相机坐标系中的点P在世界坐标系中的表示xc=r11x+r12y+r13z+Tx,yc=r21x+r22y+r23z+Ty,zc=r31x+r32y+r33z+Tz,结合S2所述的世界坐标和像素坐标间的映射关系式,得到r11,r12,r13为相机坐标系到世界坐标系的旋转矩阵的第一行;r21,r22,r23为相机坐标系到世界坐标系的...
【专利技术属性】
技术研发人员:向洋,熊亮,谢毅,傅舰艇,王黎,张敏锐,
申请(专利权)人:中国科学院重庆绿色智能技术研究院,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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