交互系统、手术机器人导航定位系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种交互系统、手术机器人导航定位系统，手术机器人导航定位系统包括机械臂以及戳卡，具有机械臂不动点以及实际不动点，交互系统包括位置信息模块、机械臂信息模块以及控制器，其中：位置信息模块用于获取实际不动点的定位信息；机械臂信息模块用于获取机械臂不动点的位置信息；控制器与位置信息模块通信连接，控制器用于基于实际不动点的定位信息以及机械臂不动点的位置信息确定实际不动点和机械臂不动点的位置关系，并控制机械臂运动，直至自动运动至实际不动点和机械臂不动点相重合，无需医护人员的参与，进而能够避免患者体表创口扩大以及造成手术事故，提高了自动化程度以及安全性。动化程度以及安全性。动化程度以及安全性。

【技术实现步骤摘要】
交互系统、手术机器人导航定位系统


[0001]本技术涉及医疗器械
，特别是涉及一种交互系统、手术机器人导航定位系统。

技术介绍

[0002]随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，微创手术以其手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用。而微创手术机器人以其高灵巧性、高控制精度、直观的手术图像等特点能够避免操作局限性，如过滤操作时手部的震颤等，广泛适用于腹腔、盆腔、胸腔等手术区域。
[0003]目前，微创手术机器人包括主操作臂和机械臂，主操作臂采集到医生的操作信号经控制系统处理后生成机械臂的控制信号，由机械臂执行手术操作。机器人手术过程中，机械臂卡接手术器械，手术器械通过插在患者体表切口上的戳卡进入患者体内，戳卡轴的中心线与体表的交点为“实际不动点”。手术过程中，机械臂握持手术器械杆必须通过戳卡经过此点，称为“机械臂不动点”。“实际不动点”与“机械臂不动点”的不匹配可能造成患者体表创口扩大，甚至导致手术事故。现有实现机械臂不动点的方法包括两种：第一种机械不动点，基于平行四边形连杆等机构，实际不动点位置相对于基座位置固定；第二种主动不动点，使用运动控制算法约束手术器械通过一个固定的点。目前两种机械臂在实际不动点与机械臂不动点的匹配过程都需要医护人员手动拖拽机械臂，操作复杂度较高，术前准备时间较长。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述机械臂不动点和实际不动点对准过程安全性较低的问题，提供一种交互系统、手术机器人导航定位系统。
[0005]一种交互系统，应用于手术机器人导航定位系统，所述手术机器人导航定位系统包括机械臂以及戳卡，具有机械臂不动点以及实际不动点，交互系统包括位置信息模块、机械臂信息模块以及控制器，其中：
[0006]所述位置信息模块用于获取实际不动点的定位信息；
[0007]所述机械臂信息模块用于获取所述机械臂不动点的位置信息；
[0008]所述控制器分别与所述位置信息模块以及所述机械臂信息模块通信连接，所述控制器用于基于所述实际不动点的定位信息以及所述机械臂不动点的位置信息确定所述实际不动点和机械臂不动点的位置关系，并控制所述机械臂运动。
[0009]在上述交互系统中，位置信息模块获取实际不动点的定位信息，并且位置信息模块将实际不动点的定位信息传输至控制器，机械臂信息模块获取机械臂不动点的位置信息，并且机械臂信息模块将机械臂不动点的位置信息传输至控制器，控制器基于实际不动点的定位信息以及机械臂不动点的位置信息确定实际不动点和机械臂不动点的位置关系，并且控制器基于确定出的实际不动点和机械臂不动点的位置关系控制机械臂自动运动，直
至实际不动点和机械臂不动点相重合，因此，通过上述交互系统能够实现机械臂自动运动至实际不动点和机械臂不动点相重合，无需医护人员的参与，进而能够避免患者体表创口扩大以及造成手术事故，提高了自动化程度以及安全性。
[0010]在其中一个实施例中，所述位置信息模块包括磁场发生器以及与所述控制器通信连接的传感器，所述磁场发生器用于生成覆盖所述传感器的电磁场，所述传感器用于在所述电磁场内生成定位电流，所述控制器存储有所述磁场发生器的位置信息，且基于所述定位电流生成所述传感器的空间位置矩阵。
[0011]在其中一个实施例中，所述磁场发生器的位置信息用于表征所述实际不动点的位置信息，所述空间位置矩阵包括所述戳卡的位置信息以及所述戳卡的轴线信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。
[0012]在其中一个实施例中，所述磁场发生器的位置信息用于表征所述实际不动点的位置信息，所述空间位置矩阵包括创口的定位信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。
[0013]在其中一个实施例中，所述控制器包括信息放大处理单元，所述信息放大处理单元包括通信连接为一体的信号放大器和信号转换器。
[0014]在其中一个实施例中，所述位置信息模块包括光学跟踪器以及导航标记器，所述光学跟踪器与所述控制器通信连接，用于发出发射光线以及接收被所述导航标记器所反射的反射光线，所述控制器存储有所述光学跟踪器的位置信息，且基于所述发射光线和所述反射光线生成所述导航标记器的空间坐标，所述空间坐标包括所述戳卡的位置信息以及所述戳卡的轴线信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。
[0015]在其中一个实施例中，所述位置信息模块包括图像采集器以及位置标记器，所述图像采集器与所述控制器通信连接，用于采集所述位置标记器的用于表征所述实际不动点的位置信息，所述控制器存储有所述图像采集器的位置信息，且基于所述位置标记器的位置信息生成所述位置标记器的空间坐标，所述空间坐标包括所述戳卡的位置信息以及所述戳卡的轴线信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。
[0016]在其中一个实施例中，所述机械臂信息模块为安装于所述机械臂的角度传感器。
[0017]另外，本技术还提供了一种手术机器人导航定位系统，包括手术台车、机械臂、戳卡以及上述任一项技术方案所述的交互系统，所述控制器与所述手术台车及所述机械臂通信连接。
[0018]在上述手术机器人导航定位系统中，交互系统的位置信息模块获取实际不动点的定位信息以及机械臂不动点的位置信息，并且位置信息模块将实际不动点的定位信息以及机械臂不动点的位置信息传输至控制器，控制器基于实际不动点的定位信息以及机械臂不动点的位置信息确定实际不动点和机械臂不动点的位置关系，并且控制器基于确定出的实际不动点和机械臂不动点的位置关系控制机械臂自动运动，因此，上述手术机器人导航定位系统能够实现机械臂自动运动至实际不动点和机械臂不动点相重合，无需医护人员的参与，进而能够避免患者体表创口扩大以及造成手术事故，提高了自动化程度以及安全性。
[0019]在其中一个实施例中，如上述一技术方案所述的交互系统；所述传感器安装于所述戳卡或所述创口处，所述戳卡上设置有实际不动点标记，所述磁场发生器安装于所述手术台车上。
[0020]在其中一个实施例中，所述磁场发生器可移动地安装于所述手术台车的立柱上。
[0021]在其中一个实施例中，如上述另一技术方案所述的交互系统；所述导航标记器安装于所述戳卡，所述戳卡上设置有实际不动点标记，所述光学跟踪器安装于所述手术台车上。
[0022]在其中一个实施例中，如上述另一技术方案所述的交互系统；所述位置标记器安装于所述戳卡，所述戳卡上设置有实际不动点标记，所述图像采集器安装于所述手术台车上。
附图说明
[0023]图1为本技术提供的一种手术机器人导航定位系统与体表组成模块的结构示意图；
[0024]图2为本技术提供的一种手术机器人导航定位系统中的手术台车的结构示意图；
[0025]图3为本技术提供的一种手术机器人导航定位系统中的机械臂的结构示意图；
[0026]图4为本技术提供的一种手术机器人导航定位系统中的戳卡的结构示意图；
[0027]图5为本技术提供的一种手术机器人导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交互系统，应用于手术机器人导航定位系统，所述手术机器人导航定位系统包括机械臂以及戳卡，具有机械臂不动点以及实际不动点，其特征在于，包括位置信息模块、机械臂信息模块以及控制器，其中：所述位置信息模块用于获取实际不动点的定位信息；所述机械臂信息模块用于获取所述机械臂不动点的位置信息；所述控制器分别与所述位置信息模块以及所述机械臂信息模块通信连接，所述控制器用于基于所述实际不动点的定位信息以及所述机械臂不动点的位置信息确定所述实际不动点和机械臂不动点的位置关系，并控制所述机械臂运动。2.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述位置信息模块包括磁场发生器以及与所述控制器通信连接的传感器，所述磁场发生器用于生成覆盖所述传感器的电磁场，所述传感器用于在所述电磁场内生成定位电流，所述控制器存储有所述磁场发生器的位置信息，且基于所述定位电流生成所述传感器的空间位置矩阵。3.根据权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述磁场发生器的位置信息用于表征所述实际不动点的位置信息，所述空间位置矩阵包括所述戳卡的位置信息以及所述戳卡的轴线信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。4.根据权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述磁场发生器的位置信息用于表征所述实际不动点的位置信息，所述空间位置矩阵包括创口的定位信息，用于表征所述实际不动点的定位信息。5.根据权利要求2所述的交互系统，其特征在于，所述控制器包括信息放大处理单元，所述信息放大处理单元包括通信连接为一体的信号放大器和信号转换器。6.根据权利要求1所述的交互系统，其特征在于，所述位置信息模块包括光学跟踪器以及导航标记器，所述光学跟踪器与所述控制器通信连接，用于发出发射光线以及接收被所述导航标记器所反射的反射光线，所述控制器存储有所述光学跟踪器的位置信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：程皓，徐敏，
申请(专利权)人：敏捷医疗科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：