一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法和装置，其中方法包括：获取基础图像，并在基础图像中分割出用于机械臂末端手术器械移动的路径区域和禁止机械臂末端手术器械进入的禁止区域，其中所述禁止区域为动态区域；获得交互力，并根据输入力控制机械臂末端手术器械的速度；获取机械臂末端手术器械的位置；控制机械臂末端手术器械沿路径区域移动；当机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离小于预设定的裕量值时，根据机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离生成反馈阻力，其中所述反馈阻力的大小和机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离反相关。与现有技术相比，本发明专利技术具有提高机器人控制准确度等优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法和装置


[0001]本专利技术涉及机器人控制方法，尤其是涉及一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法和装置。

技术介绍

[0002]随着医学图像处理、光学定位跟踪、机器人控制技术的发展与进步，计算机辅助手术机器人系统愈加广泛地应用于各类临床手术。相比于传统的徒手操作与手术导航系统，手术机器人具有以下优点：(1)精度高。基于准确的光学定位和精密机械结构，可按照手术规划路径精准执行手术操作。(2)性能稳定。机器人速度、位姿受控制系统控制，不受人为主观经验影响。(3)更加微创。术中无需大面积暴露术野，有助于减轻患者术中痛苦，减少术后并发症。
[0003]但是，对于部分密布重要软组织、手术视野狭窄的手术，手术机器人的安全问题限制了其大规模的临床应用。目前手术机器人多采用力控制方法、人机协作控制方法来控制手术过程中的安全。例如，中国专利CN 202010724934.5公开了一种手术机器人的安全边界与力控制方法，通过结合机械臂末端的位置信息与力传感数据，约束手术机器人的运动。该方法未提供术中的视觉信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法，其特征在于，包括：获取基础图像，并在基础图像中分割出用于机械臂末端手术器械移动的路径区域和禁止机械臂末端手术器械进入的禁止区域，其中所述禁止区域为动态区域；获得交互力，并根据输入力控制机械臂末端手术器械的速度；获取机械臂末端手术器械的位置；控制机械臂末端手术器械沿路径区域移动；当机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离小于预设定的裕量值时，根据机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离生成反馈阻力，其中所述反馈阻力的大小和机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离反相关。2.根据权利要求1所述的一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法，其特征在于，所述裕量值与当前时刻机械臂的末端速度正相关。3.根据权利要求1所述的一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法，其特征在于，所述反馈阻力具体为：其中：f为反馈阻力，α为常数，d
i
为机械臂末端手术器械的位置与禁止区域的距离，d
max
为裕量值，P
i
为手术器械距离禁止区域最近的各个节点。4.根据权利要求1所述的一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法，其特征在于，所述控制机械臂末端手术器械沿路径区域移动具体为：当器械臂末端手术器械运动到路径区域的起点之后，对机械臂末端除前后移动和旋转之外的4个自由度进行约束，使手术器械只能沿着路径区域从起点运动到终点。5.根据权利要求1所述的一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈方法，其特征在于，所述机械臂末端手术器械的速度具体为：V
t+1
＝A
·
V
t
+(I6×6‑
A)
·
B
‑1·
F其中，V
t+1
为t+1时刻的机械臂末端速度，A为常矩阵，V
t
为t时刻机械臂的末端速度，I6×6为6
×
6的单位矩阵，B为阻尼，F为输入力。6.一种基于混合现实的引导的手术机器人力反馈装...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂朴勋，陈晓军，郭妍，李东远，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：