手术机器人系统的套管位姿确定方法、装置制造方法及图纸

本申请涉及一种手术机器人系统的套管位姿确定方法、装置，其中，所述方法包括：获取至少一个套管的三维数据；对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿。利用本申请各个实施例提供的技术方案，可以实现机械臂与套管之间的自动化对准，降低机械臂与套管对准的繁琐程度，提高对准效率。提高对准效率。提高对准效率。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人系统的套管位姿确定方法、装置


[0001]本申请涉及医疗器械
，特别是涉及手术机器人系统的套管位姿确定方法、装置。

技术介绍

[0002]目前，手术机器人，尤其是腹腔镜手术机器人在医疗器械市场上占有比较重要的地位。 利用手术机器人实施外科手术，只需要在患者体表切开3～4个5～10mm的创口，将内窥镜伸 入患者体内，在视觉图像的引导下操作手术器械即可完成手术。相比于传统的开放式手术， 利用手术机器人实施外科手术具有创口小、痛苦少、恢复快以及感染率低等优点。
[0003]在手术机器人中，为了防止手术器械或者摄像装置在运动过程中对患者创口产生损伤， 往往需要在手术器械或者摄像装置与创口之间设置套管(Trocar)。套管的一端介入体内，另 一端位于人体外，并与机械臂连接。由于套管的一端与机械臂之间是可拆卸式连接，因此， 每次手术前，工作人员都需要手动将机械臂与套管的一端连接。具体地，工作人员需要将多 条机械臂一一展开，然后重复调整机械臂的高度和姿态，直至每条机械臂分别与对应的套管 对接上。以上操作不仅繁琐，而且非常消耗时间。
[0004]因此，相关技术中亟需一种高效且自动化的机械臂对接套管的方法。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种手术机器人系统的套管位姿确定方法、装置，以至少解决相关 技术中手动连接套管繁琐、效率较低的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种手术机器人系统的套管位姿确定方法，包括：
[0007]获取至少一个套管的三维数据；
[0008]对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别确定所述至少一 个套管的位姿。
[0009]本申请实施例中，可以根据套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，以确定套 管的位姿。在本申请的技术方案中，构建套管的基准模型，即所述基准套管，那么，基于套 管和基准套管的三维数据，可以获取到套管相对于基准套管的位姿，从而实现套管位姿的自 动化获取。另外，确定的套管位姿能够为调整机械臂自动摆位提供导航依据，实现机械臂与 套管之间的自动化对准，降低机械臂与套管对准的繁琐程度，提高对准效率。
[0010]可选的，在本申请的一个实施例中，所述获取至少一个套管的三维数据，包括：
[0011]获取手术环境的三维数据，所述手术环境中包括至少一个套管；
[0012]从所述手术环境的三维数据提取出所述至少一个套管的三维数据。
[0013]可选的，在本申请的一个实施例中，所述对所述至少一个套管的三维点云数据与基准套 管的三维点云数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：
[0014]对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别获取配准结果；
[0015]确定所述配准结果的配准误差；
[0016]在确定所述配准误差大于预设阈值的情况下，对基准套管的三维数据进行自适应调整， 使得基准套管的三维数据与所述套管的三维数据的形态参数相匹配；
[0017]对所述套管的三维数据与基准套管自适应调整后的三维数据进行配准，直至所述配准误 差小于等于所述预设阈值，并分别确定所述至少一个套管的位姿。
[0018]可选的，在本申请的一个实施例中，所述对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的 三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：
[0019]对基准套管的三维数据进行自适应调整，使得基准套管的三维数据与所述套管的三维数 据的形态参数相匹配；
[0020]对所述套管的三维数据与基准套管自适应调整后的三维数据进行配准，分别确定所述至 少一个套管的位姿。
[0021]可选的，在本申请的一个实施例中，所述对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的 三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：
[0022]对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行粗配准，确定粗配准转换关 系；
[0023]基于所述粗配准转换关系，对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行 精配准，确定精配准转换关系。
[0024]可选的，在本申请的一个实施例中，在所述分别确定所述至少一个套管的位姿之后，所 述方法还包括：
[0025]调整所述手术机器人至少一个机械臂的位姿，使得所述至少一个机械臂的位姿与对应的 套管的位姿相匹配。
[0026]可选的，在本申请的一个实施例中，在所述分别确定所述至少一个套管的位姿之后，所 述方法还包括：
[0027]分别确定所述至少一个套管所穿设的手术端口相对于对应的套管的位置。
[0028]可选的，在本申请的一个实施例中，所述分别确定所述至少一个套管所穿设的手术端口 相对于对应的套管的位置，包括：
[0029]分别确定所述至少一个套管所穿设的手术端口所在的曲面；
[0030]分别确定所述至少一个套管的主轴与对应的曲面的交点。
[0031]第二方面，本申请实施例提供了一种手术机器人系统的套管位姿确定装置，包括：
[0032]数据获取模块，用于获取至少一个套管的三维数据；
[0033]数据配准模块，用于对所述至少一个套管的三维点云数据与基准套管的三维点云数据进 行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿。
[0034]第三方面，本申请实施例提供了一种处理设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存 储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述的手术机器人系统的 套管位姿确定方法。
[0035]第四方面，本申请实施例提供了一种手术机器人系统，包括至少一个手术器械、至少一 个套管、至少一个机械臂以及所述的处理设备，其中，
[0036]所述套管穿设于手术端口中，用于套设所述手术器械；
[0037]所述手术器械连接于所述机械臂的端部，用于实施手术；
[0038]可选的，在本申请的一个实施例中，所述机械臂与所述套管连接，用于控制所述手术器 械的运动。
[0039]主动系统，用于根据所述套管的位姿以及所述机械臂的初始位姿，规划所述机械臂的运 动路径，使得并将所述至少一个机械臂的位姿与对应的套管的位姿相匹配；
[0040]对应地，所述机械臂还用于按照所述运动路径运动。
[0041]第五方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有计算机程 序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述的手术机器人系统的套管位姿确定方法。
[0042]第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载 有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当所述计算机可读代码在电子设备的处 理器中运行时，所述电子设备中的处理器执行所述的手术机器人系统的套管位姿确定方法。
[0043]本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、 目的和优点更加简明易懂。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人系统的套管位姿确定方法，其特征在于，包括：获取至少一个套管的三维数据；对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取至少一个套管的三维数据，包括：获取手术环境的三维数据，所述手术环境中包括至少一个套管；从所述手术环境的三维数据提取出所述至少一个套管的三维数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个套管的三维点云数据与基准套管的三维点云数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别获取配准结果；确定所述配准结果的配准误差；在确定所述配准误差大于预设阈值的情况下，对基准套管的三维数据进行自适应调整，使得基准套管的三维数据与所述套管的三维数据的形态参数相匹配；对所述套管的三维数据与基准套管自适应调整后的三维数据进行配准，直至所述配准误差小于等于所述预设阈值，并分别确定所述至少一个套管的位姿。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：对基准套管的三维数据进行自适应调整，使得基准套管的三维数据与所述套管的三维数据的形态参数相匹配；对所述套管的三维数据与基准套管自适应调整后的三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行配准，分别确定所述至少一个套管的位姿，包括：对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行粗配准，确定粗配准转换关系；基于所述粗配准转换关系，对所述至少一个套管的三维数据与基准套管的三维数据进行精配准，确定精配准转换关系。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，在所述分别确定所述至少一个套管的位姿之后，所述方法还包括：调整所述手术机器人至少一个机械臂的位姿，使得所述至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞苏璞，张阳，谢强，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：