【技术实现步骤摘要】
骨科手术机器人和上位机及其交互方法以及存储介质
本申请涉及医疗器械
，尤其涉及一种骨科手术机器人和上位机及其交互方法以及非瞬时性计算机可读存储介质。
技术介绍
随着医疗器械技术的发展，越来越多先进的医疗器械设备采用机器人进行辅助，极大地方便了医生的操作。例如，在骨科领域中的机器人的出现，能够辅助医生在病人的患病部位准确植入螺钉等植入物，有效地提高植入物植入的准确性和便利性。在具体使用时，机器人、上位机以及光学定位追踪系统配合操作，实现对植入物的植入位置的定位。光学定位追踪系统包括安装在机器人的机器臂前端的第一光学传感器、安装在患者身上的植入物植入部位附近的第二光学传感器以及光学追踪器。光学追踪器能够实时采集到第一光学传感器和第二光学传感器的信号，并将采集到的第一光学传感器和第二光学传感器的信号上传给上位机，由上位机根据第一光学传感器和第二光学传感器的信号，并结合患者图像以及标尺的信息，实现坐标的配准，从而能够将机器人和患者图像统一在同一个坐标系下。机器人的机器臂前端的端部上安装有导向器，该导向器为空心筒状，在导向器移动到植入物的植入位置时，导向器的前端和末端所在轴线与预设的植入物的植入位置所在的轴线重合，且导向器的前端靠近患者身上的入钉位置。这样，医生可以借助于导向器，从导向器的末端植入植入物，借助于导向器的定位，植入物可以从导向器的前端打入至预设的植入位置。具体操作时，上位机侧的显示屏可以显示患者的患处的信息，然后医生可以根据患处的信息制定需要植入的植入物数量、以及每个植入物的植入位置和植入方向，上位机确定每...
【技术保护点】
1.一种骨科手术机器人与上位机的交互方法，其特征在于，所述机器人包括主控系统和机器臂，所述方法包括：/n所述机器人检测并识别外部输入的控制信号，其中所述控制信号用于控制所述机器臂前端的端部上安装的导向器的位置和/或角度偏移；/n所述机器人向上位机发送识别到的所述控制信号；/n所述机器人接收所述上位机发送的第一移动指令，其中所述第一移动指令为所述上位机根据所述机器人的当前姿态信息和所述控制信号生成的；/n所述机器人的主控系统根据所述第一移动指令，控制所述机器人的机器臂移动。/n
【技术特征摘要】
1.一种骨科手术机器人与上位机的交互方法，其特征在于，所述机器人包括主控系统和机器臂，所述方法包括：
所述机器人检测并识别外部输入的控制信号，其中所述控制信号用于控制所述机器臂前端的端部上安装的导向器的位置和/或角度偏移；
所述机器人向上位机发送识别到的所述控制信号；
所述机器人接收所述上位机发送的第一移动指令，其中所述第一移动指令为所述上位机根据所述机器人的当前姿态信息和所述控制信号生成的；
所述机器人的主控系统根据所述第一移动指令，控制所述机器人的机器臂移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人检测并识别外部输入的控制信号包括：
所述机器人检测并识别外部输入的用于控制所述导向器的位移偏移量增大或者减小的控制信号，其中所述导向器的位移偏移量为在所述导向器的前端和末端所在的轴线方向上、所述导向器的前端与植入点的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器人检测并识别外部输入的控制信号包括：
所述机器人检测并识别外部输入的用于控制所述导向器的角度偏移量增大或者减小的控制信号，其中所述导向器的角度偏移量为所述导向器的第二平面偏离所述导向器的第一平面的角度，所述导向器的第一平面为所述导向器的前端和末端所在轴线与所述机器人的基座中心点所在的平面，所述导向器的第二平面为所述导向器的前端和末端所在的轴线与所述机器臂的前端的端面中心点所在的平面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机器人检测并识别外部输入的控制信号之前，所述方法还包括：
所述机器人接收外部输入的植入物选择信息；
所述机器人向所述上位机发送所述植入物选择信息，以供所述上位机根据当前选择的植入物和接收到的所述植入物选择信息，获取当前待植入的目标植入物信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述机器人检测并识别外部输入的控制信号之前，所述机器人向所述上位机发送所述植入物选择信息之后，所述方法还包括：
所述机器人接收所述上位机发送的携带最小角度偏移量和最小位移偏移量的第二移动指令，其中所述最小角度偏移量和所述最小位移偏移量为所述上位机根据已检测到的所述机器人的当前姿态信息和所述目标植入物信息，计算出的将所述导向器从当前位置移动到当前待植入的植入物对应的空间轴线上需要移动的最小位移偏移量和最小角度偏移量；
所述机器人的主控系统根据所述最小角度偏移量和所述最小位移偏移量，控制所述机器臂移动，以带动所述导向器移动至当前待植入的植入物对应的空间轴线上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述机器人接收所述上位机发送的携带最小角度偏移量和最小位移偏移量的第二移动指令之前，所述方法还包括：
所述机器人检测并接收外部输入的复位信号；
所述机器人向所述上位机发送所述复位信号，以供所述上位机在模拟界面上模拟所述机器臂的移动时，对卡死的所述模拟界面进行关闭。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述机器人接收所述上位机发送的状态提示信息；
所述机器人根据所述状态提示信息进行状态提示。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述机器人根据所述状态提示信息进行状态提示包括：
所述机器人根据所述状态提示信息，采用闪烁、常亮或者颜色交替的视觉显示方式进行状态提示；和/或
所述机器人根据所述状态提示信息，采用不同的语音信息进行状态提示。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述机器人根据所述状态提示信息，采用闪烁、常亮或者颜色交替的视觉显示方式进行状态提示包括：
若光学跟踪器未检测到机器人侧和/或患者侧的光学传感器时，所述机器人根据相应的所述状态提示信息，采用第一颜色的光线进行状态提示；
若所述机器人的机器臂正处于移动过程中，所述机器人根据相应的所述状态提示信息，采用第二颜色的光线进行状态提示；
若所述机器人的机器臂移动到目标位置时，所述机器人根据相应的所述状态提示信息，采用第三颜色的光线进行状态提示；
若所述机器人的机器臂正在带动所述导向器回退时，所述机器人根据相应的所述状态提示信息，采用第四颜色的光线进行状态提示。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述第一颜色、所述第二颜色、所述第三颜色和所述第四颜色均采用闪烁的方式，或者均采用常亮的方式进行状态提示；或者
所述第一颜色、所述第二颜色、所述第三颜色和所述第四颜色中部分采用闪烁的方式、部分采用常亮的方式进行状态提示。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机器人的主控系统根据所述第一移动指令，控制所述机器人的机器臂移动之后，所述方法还包括：
当前植入物植入完成后，所述机器人检测并识别外部输入的植入物更新信息；
所述机器人向所述上位机发送所述植入物更新信息；
所述机器人接收上位机发送的、具有顺序关系的回退指令和运动指令；
所述机器人的主控系统根据所述回退指令控制所述机器臂的移动，以带动所述导向器在已完成植入的植入物所在的轴线方向上、向远离植入点的方向上回退预设高度后到达指定位置，并控制所述导向器在所述指定位置停留预设时间长度；
所述机器人的主控系统根据所述运动指令控制所述机器臂的移动，以带动所述导向器从所述指定位置移动到所述植入物更新信息对应的下次待植入的目标植入物对应的空间轴线上，其中所述运动指令为所述上位机根据所述导向器在所述指定位置处的姿态信息以及所述植入物更新信息对应的下次待植入的目标植入物的姿态信息生成的。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述机器人接收上位机发送的、具有顺序关系的回退指令和运动指令的同时，还接收高度调整指令，所述高度调整指令的顺序关系在所述回退指令和所述运动指令之间，所述高度调整指令为所述上位机检测并确定所述指定位置距离所述下次待植入的目标植入物的植入点的位置的高度差不在预设高度差范围内时生成的；
对应地，在所述机器人的主控系统根据所述回退指令控制所述机器臂的移动，并控制所述导向器在所述指定位置停留所述预设时间长度之后，在所述机器人的主控系统根据所述运动指令，控制所述机器臂的移动之前，所述方法还包括：
所述机器人的主控系统根据所述高度调整指令，调整所述指定位置的高度，使得调整后的所述指定位置距离所述下次待植入的目标植入物的植入点的位置的高度差在所述预设高度差范围内。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机器人的主控系统根据所述第一移动指令，控制所述机器人的机器臂移动之后，所述方法还包括：
当前植入物植入完成后，所述机器人检测并识别外部输入的回退信号；
所述机器人向所述上位机发送所述回退信号，以供所述上位机基于所述回退信号，根据所述机器人的当前姿态信息以及预设高度，生成回退指令，并向所述机器人返回；
所述机器人的主控系统根据所述回退指令，控制所述机器臂移动，以带动所述导向器在已完成植入的植入物所在的轴线方向上、向远离植入点的方向回退所述预设高度后到达指定位置；
所述机器人检测并识别外部输入的植入物更新信息；
所述机器人向所述上位机发送所述植入物更新信息；
所述机器人的主控系统根据所述上位机发送的运动指令，控制所述机器臂的移动，以带动所述导向器从所述指定位置移动到所述植入物更新信息对应的下次待植入的目标植入物对应的空间轴线上，其中所述运动指令为所述上位机根据所述导向器在所述指定位置的姿态信息以及所述下次待植入的目标植入物的姿态信息生成的。
14.一种上位机与骨科手术机器人的交互方法，其特征在于，所述方法包括：
所述上位机接收所述机器人发送的控制信号，其中所述控制信号为所述机器人检测并识别外部输入的信号，用于控制所述机器人的机器臂前端的端部上安装的导向器的位置和/或角度偏移；
所述上位机根据已检测到的所述机器人的当前姿态信息和所述控制信号，生成第一移动指令；
所述上位机向所述机器人发送所述第一移动指令，以供所述机器人根据所述第一移动指令，控制所述机器人的机器臂移动。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括控制所述机器臂前端的导向器的位移偏移量增大或者减小的信号；
其中所述导向器的位移偏移量为在所述导向器的前端和末端所在的轴线方向上、所述导向器的前端与植入点的距离。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述控制信号包括控制所述机器臂前端的导向器的角度偏移量增大或者减小的信号；
其中所述导向器的角度偏移量为所述导向器的第二平面偏离所述导向器的第一平面的角度，所述导向器的第一平面为所述导向器的前端和末端所在轴线与所述机器人的基座中心点所在的平面，所述导向器的第二平面为所述导向器的前端和末端所在的轴线与所述机器臂的前端的端面中心点所在的平面。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述上位机接收所述机器人发送的控制信号之前，所述方法还包括：
所述上位机接收所述机器人发送的植入物选择信息，所述植入物选择信息为所述机器人接收外部输入的信息；
所述上位机根据当前选择的植入物信息和接收到的所述植入物选择信息，获取当前待植入的目标植入物信息。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述上位机检测是否接收到通过控制所述骨科手术机器人的脚踏触发的启动信号；
若所述上位机接收到所述启动信号，则在所述上位机的显示屏上弹出模拟界面；
所述上位机根据已检测到的所述机器人的当前姿态信息和待植入的目标植入物信息，计算将安装在所述机器臂前端的所述导向器从当前位置移动到待植入的目标植入物对应的空间轴线方向上、需要移动的最小位移偏移量和最小角度偏移量；
所述上位机根据所述最小位移偏移量和所述最小角度偏移量，在所述模拟界面上模拟所述机器臂从当前位置到带动所述导向器至待植入的目标植入物对应的空间轴线方向上的移动。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述上位机根据所述最小位移偏移量和所述最小角度偏移量，在所述模拟界面上模拟所述机器人的所述机器臂从当前位置到带动所述导向器至所述目标植入物的轴线方向上的移动之后，所述方法还包括：
所述上位机向所述机器人发送携带所述最小位移偏移量和所述最小角度偏移量的第二移动指令，以供所述机器人根据所述最小角度偏移量和所述最小位移偏移量，移动所述导向器移动至待植入的目标植入物对应的空间轴线方向上；并且/或者，
所述方法还包括：
所述上位机检测并确定所述脚踏仍处于启动状态，则自动关闭所述模拟界面；或者
所述上位机接收外部输入的关闭控制信号，并根据所述关闭控制信号关闭所述模拟界面。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述上位机向所述机器人发送携带所述最小位移偏移量和所述最小角度偏移量的第二移动指令之前，所述方法还包括：
所述上位机接收所述机器人发送的复位信号，所述复位信号为所述机器人检测并接收外部输入的；
若所述模拟界面卡死而无法关闭时，所述上位机根据所述复位信号对卡死的所述模拟界面进行关闭。
21.根据权利要求14-20任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述上位机根据光学跟踪器追踪到的信号，获取状态提示信息；以及
所述上位机向所述机器人发送所述状态提示信息，以供所述机器人根据所述状态提示信息进行状态提示；
并且/或者，所述方法还包括：所述上位机根据所述状态提示信息进行状态提示。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述状态提示信息包括未检测到机器人侧和/或患者侧的光学传感器的状态提示信息、检测到所述机器人的机器臂正在移动的状态提示信息、所述机器人的机器臂移动到目标位置的状态提示信息、或者所述机器人的机器臂正在带动所述导向器回退的状态提示信息。
23.根据权利要求14...
【专利技术属性】
技术研发人员：李寅岩，韩佳奇，高媛，
申请(专利权)人：北京天智航医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。