具有人机协同功能的开颅手术机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有人机协同功能的开颅手术机器人系统，包括人机协同控制器，所述人机协同控制器包括导纳控制单元、位置控制单元和力矩控制单元；所述导纳控制单元的输入为外部施加的力矩和关节当前角度位置，用于输出关节运动角度变化量；所述位置控制单元的输入为所述关节运动角度变化量，用于输出关节运动速度；所述力矩控制单元的输入为所述关节运动速度，用于产生关节电机力矩；其中，所述外部施加的力矩越大所述导纳控制单元产生的关节运动角度变化量越大。本发明专利技术保证操作者可以自由拖动手术机器人在工作空间内运动。

A craniotomy robot system with human-machine cooperation function

【技术实现步骤摘要】
具有人机协同功能的开颅手术机器人系统
本专利技术涉及医疗机器人
，特别是涉及一种具有人机协同功能的开颅手术机器人系统。
技术介绍
医生再进行开颅手术时，无法直视颅骨和脑膜之间的区域，完全凭借医生的手术经验，同时由于手部的震颤不可避免的会造成铣削轨迹的误差，操作不当容易破坏脑膜产生脑组织损伤。因此在进行开颅手术时，需要有经验的医生来进行开颅手术操作，对医生具有较高的要求。现在商业化的手术机器人多应用在腹腔镜手术、神经外科立体定向手术和关节置换手术当中。比如说达芬奇手术机器人主要用在腹腔镜手术当中，ROSA手术机器人主要用在脑部神经手术，MAKO手术机器人主要是用在关节置换手术当中。同时，以上手术机器人在手术过程中也没有加入力反馈功能，医生在操作过程中完全凭借自己的经验，不能形成直接的力感知，容易产生误操作的风险。现在的神经外科手术机器人都是通过术前手术规划，操纵机器人运动到设定的位置，从而实现立体定向手术，整个过程由机器人自己运动。而开颅手术机器人由于操作复杂，手术中需要进行骨膜和颅骨的分离，同时还要灵活的由医生用手操纵机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有人机协同功能的开颅手术机器人系统，包括人机协同控制器，其特征在于，所述人机协同控制器包括导纳控制单元、位置控制单元和力矩控制单元；所述导纳控制单元的输入为外部施加的力矩和关节当前角度位置，用于输出关节运动角度变化量；所述位置控制单元的输入为所述关节运动角度变化量，用于输出关节运动速度；所述力矩控制单元的输入为所述关节运动速度，用于产生关节电机力矩；其中，所述外部施加的力矩越大所述导纳控制单元产生的关节运动角度变化量越大。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有人机协同功能的开颅手术机器人系统，包括人机协同控制器，其特征在于，所述人机协同控制器包括导纳控制单元、位置控制单元和力矩控制单元；所述导纳控制单元的输入为外部施加的力矩和关节当前角度位置，用于输出关节运动角度变化量；所述位置控制单元的输入为所述关节运动角度变化量，用于输出关节运动速度；所述力矩控制单元的输入为所述关节运动速度，用于产生关节电机力矩；其中，所述外部施加的力矩越大所述导纳控制单元产生的关节运动角度变化量越大。


2.根据权利要求1所述的具有人机协同功能的开颅手术机器人系统，其特征在于，还包括钻孔安全保护控制器，所述钻孔安全保护控制器的输入为钻/铣颅骨过程中钻孔力，当|F钻n+1-F钻n|＜α并且钻孔的深度达到预测值H时控制机器人停止钻孔方向的移动，其中，F钻n+1为N+1时刻的钻孔力，F钻n为N时刻的钻孔力，α为钻孔力的临界阈值。


3.根据权利要求1所述的具有人机协同功能的开颅手术机器人系统，其特征在于，还包括手术操作意图辨识控制器，所述手术操作意图辨识控...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴岗，张艳，林力，孙梦哲，石运永，徐程，谢叻，
申请(专利权)人：上海盼研机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31