主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法技术

本发明专利技术涉及一种主手夹持机构，包括手柄、夹持组件以及多个传感器。手柄上设置多个控制开关，夹持组件设置于手柄的一端，能够在工作范围内开合。多个传感器分别设置于手柄内部和/或夹持组件内，用于检测主手夹持机构的位姿信息。本发明专利技术还涉及包括上述主手夹持机构的主手控制台、手术机器人及主从对齐方法。上述主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法，允许操作者根据从端器械的位姿信息以及开合状态在断开联动关系的情况下调整主手夹持机构，实现主手夹持机构和从端器械的位姿对应。姿对应。姿对应。

【技术实现步骤摘要】
主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，特别是涉及主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法。

技术介绍

[0002]手术机器人在外科手术过程中能够辅助医生进行更精准的操作。在使用手术机器人的外壳手术过程中，医生需要将注册探针、手术器械(比如手术刀、缝合结构)等末端工具根据当前手术进程的需要安装到手术机器人的从机械臂，然后医生操作手术机器人的主操作手，从机械臂在主操作手的控制下执行相应的操作。在机器人手术中，医生直接操作主手控制台中的手腕组件进而控制从机械臂运动至目标位置并进行摆位。一般的手术机器人中，主手末端和从端器械的位姿存在差异，会造成医生眼睛所观看的图像和手操作的实际方位无法对应，影响手术操作效果。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对一般的手术机器人中主手末端和从端器械的位姿存在差异的问题，提供一种便于主手末端和从端器械位姿对齐的主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法。
[0004]一种主手夹持机构，包括：
[0005]手柄，所述手柄上设置有多个控制开关；
[0006]夹持组件，所述夹持组件设置于所述手柄的一端，能够在工作范围内开合；
[0007]多个传感器，分别设置于手柄内部和/或所述夹持组件内，用于检测主手夹持机构的位姿信息。
[0008]在其中一个实施例中，所述手柄上的多个所述控制开关包括电凝开关、电切开关以及离合开关。
[0009]在其中一个实施例中，所述手柄为圆柱形壳体，所述离合开关、所述电凝开关和所述电切开关沿所述手柄轴线方向顺次分布。
[0010]在其中一个实施例中，多个所述传感器包括开合传感器和姿态传感器，所述开合传感器设置于所述夹持组件，所述开合传感器检测所述夹持组件的开合状态；所述姿态传感器设置于所述手柄内，所述姿态传感器用于检测所述手柄的位姿信息。
[0011]一种主手控制台，包括单显示器、被动主手和支架，所述单显示器与所述支架一端连接；所述被动主手包括手臂机构和上述各个实施例中任一项所述的主手夹持机构，所述手臂机构具有多个自由度；所述单显示器能够接收并显示所述手臂机构和所述主手夹持机构在图像坐标系中的位置和/或姿态图像，所述单显示器能够接收并显示从端器械在图像坐标系中的位置和/或姿态图像。
[0012]在其中一个实施例中，所述被动主手为两个，分别对称设置于所述单显示器两侧。
[0013]在其中一个实施例中，所述支架可伸缩，所述单显示器具有目镜，所述主手控制台
还包括使能传感器，所述使能传感器设置于所述单显示器安装所述目镜的一侧，所述使能传感器用于检测在工作距离范围内是否存在观察者。
[0014]在其中一个实施例中，所述主手控制台还包括支撑板，所述支撑板可转动设置于所述支架的远离所述单显示器的一端，所述支撑板为两个，两个所述支撑板相对设置，两个所述支撑板转动至工作位置时能够分别支撑操作者的两只手臂。
[0015]一种手术机器人，包括从端器械和上述实施例中任一项所述的主手控制台，所述从端器械与所述主手控制台连接，所述从端器械随所述手臂机构和/或所述主手夹持机构进行联动。
[0016]一种主从对齐方法，适用于上述实施例中所述的手术机器人，所述主从对齐方法包括：
[0017]S100、在所述单显示器中显示所述从端器械末端的位置和/或姿态图像；
[0018]S200、在所述单显示器中显示所述被动主手的位置和/或姿态图像；
[0019]S300、调整所述被动主手的位置和/或姿态图像直至与所述从端器械末端的位置和/或姿态图像重合。
[0020]在其中一个实施例中，所述步骤S100包括：
[0021]S110、建立适配所述单显示器的图像坐标系；
[0022]S120、在所述图像坐标系中描述所述从端器械末端的位置和/或姿态信息；
[0023]S130、所述单显示器显示所述从端器械末端的位置和/或姿态图像。
[0024]在其中一个实施例中，所述步骤S200包括：
[0025]S210、在所述图像坐标系中描述所述手臂机构以及所述主手夹持机构的位置和/或姿态信息；
[0026]S220、所述单显示器显示所述手臂机构以及所述主手夹持机构的位置和/或姿态图像。
[0027]在其中一个实施例中，所述步骤S210包括：
[0028]S211、建立适配所述主手夹持机构的世界坐标系，并且建立适配所述手臂机构的手臂坐标系；
[0029]S212、通过坐标变换在所述图像坐标系中描述所述手臂机构以及所述主手夹持机构的位置和/或姿态信息。
[0030]在其中一个实施例中，所述步骤S300包括：
[0031]S310、按下离合开关，解除所述被动主手与所述从端器械之间的联动；
[0032]S320、调整所述被动主手的位置和/或姿态，直至单显示器中所述被动主手的位置和/或姿态图像与所述从端器械末端的位置和/或姿态图像重合；
[0033]S330、松开离合开关，重新建立所述主手夹持机构与所述从端器械之间的联动。
[0034]上述主手夹持机构、主手控制台、手术机器人及主从对齐方法，离合开关能够建立或者断开主手夹持机构与从端器械之间的联动，同时腕部传感器能够将夹持组件的位置、姿态和/或开合状态传递至单显示器中进行显示，进而允许操作者根据从端器械的位姿信息以及开合状态在断开联动关系的情况下调整主手夹持机构，实现主手夹持机构和从端器械的位姿对应。并且离合开关设置在握持部，操作者使用两根手指操作的夹持组件的同时，剩余的手指可便捷的控制离合开关，使得主从对齐的过程便捷高效。
附图说明
[0035]图1为本专利技术一实施例提供的主手夹持机构立体结构示意图；
[0036]图2为本专利技术一实施例提供的主手控制台立体结构示意图；
[0037]图3为本专利技术一实施例提供的单显示器和支架立体结构示意图；
[0038]图4为本专利技术一实施例提供的手臂机构和主手夹持机构装配示意图；
[0039]图5为本专利技术一实施例提供的主手控制台中支撑板处于工作位置示意图；
[0040]图6为本专利技术一实施例提供的主手控制台中支撑板处于收纳位置示意图；
[0041]图7为本专利技术一实施例提供的单显示器中显示从端图像和主端图像示意图。
[0042]其中：10、主手控制台；100、单显示器；110、目镜；120、从端图像；130、主端图像；200、手臂机构；210、基座；220、大臂；230、小臂；240、第二转轴；250、第一转轴；260、第三转轴；300、主手夹持机构；310、手柄；311、握持部；312、夹持部；320、夹持组件；321、夹持片；322、指套；330、开合传感器；340、姿态传感器；350、离合开关；360、电凝开关；370、电切开关；400、支架；410、立柱；420、套筒；510、调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主手夹持机构，其特征在于，包括：手柄，所述手柄上设置有多个控制开关；夹持组件，所述夹持组件设置于所述手柄的一端，能够在工作范围内开合；多个传感器，分别设置于所述手柄内部和/或所述夹持组件内，用于检测主手夹持机构的位姿信息。2.根据权利要求1所述的主手夹持机构，其特征在于，所述手柄上的多个所述控制开关包括电凝开关、电切开关以及离合开关。3.根据权利要求2所述的主手夹持机构，其特征在于，所述手柄为圆柱形壳体，所述离合开关、所述电凝开关和所述电切开关沿所述手柄轴线方向顺次分布。4.根据权利要求1所述的主手夹持机构，其特征在于，多个所述传感器包括开合传感器和姿态传感器，所述开合传感器设置于所述夹持组件，所述开合传感器检测所述夹持组件的开合状态；所述姿态传感器设置于所述手柄内，所述姿态传感器用于检测所述手柄的位姿信息。5.一种主手控制台，其特征在于，包括单显示器、被动主手和支架，所述单显示器与所述支架一端连接；所述被动主手包括手臂机构和权利要求1
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4任一项所述的主手夹持机构，所述手臂机构具有多个自由度；所述单显示器能够接收并显示所述手臂机构和所述主手夹持机构在图像坐标系中的位置和/或姿态图像，且所述单显示器能够接收并显示从端器械在图像坐标系中的位置和/或姿态图像。6.根据权利要求5所述的主手控制台，其特征在于，所述被动主手为两个，分别对称设置于所述单显示器两侧。7.根据权利要求5所述的主手控制台，其特征在于，所述支架可伸缩；所述单显示器具有目镜，所述主手控制台还包括使能传感器，所述使能传感器设置于所述单显示器安装所述目镜的一侧，所述使能传感器用于检测在工作距离范围内是否存在观察者。8.根据权利要求5所述的主手控制台，其特征在于，所述主手控制台还包括支撑板，所述支撑板可转动设置于所述支架的远离所述单显示器的一端，所述支撑板为两个，两个所述支撑板相对设置，两个所述支撑板转动至工作位置时能够分别支撑操作者的两只手臂。9.一种手术机器...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟明春，屈萌，焦伟，
申请(专利权)人：武汉中科医疗科技工业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：