一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法技术

本发明专利技术为一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法，步骤为：将手术工具和三维重建后的骨骼模型转换到双目相机坐标系，可以通过双目相机实时追踪手术工具和患者骨骼位姿实现导航定位，并通过视觉伺服的方式控制机械臂将手术工具无限逼近患者骨骼在术前规划的目标位姿，完成髋骨打磨和髋臼杯安装。本发明专利技术优化了导航定位算法，简化了手术操作流程，排除了末端执行器注册和机械臂注册过程中产生的误差，进一步提高了系统精度。另外通过在机械臂末端法兰与末端执行器之间增加柔性法兰的方案，解决了使用低负载机械臂在髋臼杯安装过程中由于外力过大导致机械臂锁死或损坏的情况，使得低负载机械臂也能完成髋关节置换手术。手术。手术。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法


[0001]本专利技术涉及骨科医用机器人领域，具体涉及一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法。

技术介绍

[0002]机器人辅助手术导航是近年医学领域的热点项目，髋关节置换手术导航系统是其中之一。
[0003]现有导航定位方法的实现需要先完成末端执行器注册，将手术工具坐标转换到机械臂末端法兰坐标系，再通过机械臂注册将手术工具坐标由机械臂末端法兰坐标系转换到机械臂基座坐标系，再由机械臂基座坐标系转换到基座阵列坐标系，再通过基座阵列最终转换到双目相机坐标系。末端执行器注册本质是通过克莱姆法则获取球心坐标，而通过克莱姆法则获取球心的方法本身就存在一定的误差，且无法保证每次注册得到的结果的一致性。机械臂注册的结果会受双目相机与末端执行器阵列和基座阵列的相对位置关系的影响，同时基座阵列与末端执行器的同轴度也会影响机械臂注册的结果。一方面，末端执行器注册和机械臂注册的过程比较繁琐，会增加手术的复杂度；另一方面，末端执行器注册和机械臂注册过程中的微小误差经过多次坐标转换后会逐次放大，导致最终手术工具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：将手术工具坐标转换到机械臂基座坐标系；S200：获得所述双目相机坐标系与所述机械臂基座坐标系的映射关系；S300：将所述手术工具坐标转换到双目相机坐标系；S400：将三维重建后的骨骼模型转换到所述双目相机坐标系；S500：进行导航定位，完成髋骨打磨和髋臼杯安装。2.根据权利要求1所述的一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法，其特征在于，所述步骤S100包括如下步骤：通过手术工具的机械加工参数可直接获取手术工具坐标与所述机械臂末端法兰坐标系的映射关系，从而将手术工具坐标转换到所述机械臂末端法兰坐标系下；通过记录正位运动时机械臂末端法兰在所述机械臂基座坐标系下的位姿，可得到所述机械臂末端法兰坐标系与所述机械臂基座坐标系的映射关系；将所述手术工具坐标由所述机械臂末端法兰坐标系转换到所述机械臂基座坐标系下。3.根据权利要求1所述的一种基于柔性法兰的髋关节置换手术导航定位方法，其特征在于，所述步骤S200、S300包括如下步骤：通过手术工具的机械加工参数可直接获取所述手术工具坐标与所述机械臂末端阵列坐标系的映射关系，从而将所述手术工具坐标转换到所述机械臂末端阵列坐标系下；通过双目相机实时获取机械臂末端阵列在所述双目相机坐标系下的位姿，可得到所述机械臂末端阵列坐标系与所述双目相机坐标的映射关系；将所述手术工...

【专利技术属性】
技术研发人员：文理为，上官佳荣，刘继坤，王芳良，周雷，乔天，马静静，
申请(专利权)人：杭州键嘉机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：