一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统，标记块的长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度，准确地确定出标记块的长度，从而保证手术的效果。从而保证手术的效果。从而保证手术的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种标记块的长度测量系统及手术机器人系统


[0001]本专利技术涉及医疗机器人
，具体涉及标记块的长度测量方法及装置、电子设备、手术机器人系统。

技术介绍

[0002]机器人等自动化设备已经在工业领域获得了广泛应用，在操作灵活性、稳定性及准确性方面显示出了明显优势。为了解决外科手术存在的精度不足、辐射过多、切口较大、操作疲劳等问题，人们开始探讨如何在外科手术中引入机器人方法，借助机器人、传感器等高新技术的独特优势，为外科医生提供全新的治疗方法及系统。
[0003]为支持完成高质量的手术，使用了标记块(又称之marker)来进行手术器械的定位。为实现对手术器械的精确定位，需要预先确定出标记块的长度，但是，由于标记块在生产工程中会有加工误差，由此导致每个标记块的长度实际上并不完全相同。如果测量的标记块的长度存在误差，由此会导致手术器械的定位出现误差，从而无法保证手术的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供标记块的长度测量方法及装置、电子设备、手术机器人系统，用于克服或者缓解现有技术中的上述问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种标记块的长度测量系统，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，所述长度测量系统包括：
[0007]固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；
[0008]图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；
[0009]测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。
[0010]可选地，所述固定装置包括一基台，所述基台的质心作为所述轴心，所述支撑件的根部固定在所述轴心处，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述基台的质心旋转。
[0011]可选地，所述基台开设有第一横切面和第一纵截面，所述第一横切面向下开设有第一凹槽，通过将所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面，以使得所述根部设置在所述轴心处。
[0012]可选地，所述固定装置包括压块，所述压块开设有第二横切面和第二纵截面，所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面时，将所述压块压在所述基台上，使得
所述第第二纵截面与所述第一纵截面对接，所述第二横切面与第一横切面对接，以提供向下的压力将所述根部压在所述基台的质心处。
[0013]可选地，所述压块和所述基台均设置螺孔，且所述固定装置还包括螺栓，所述螺栓穿过所述压块的螺孔旋拧到所述基台上的螺孔中，以将所述压块和所述基台组成成一体。
[0014]可选地，所述基台位于第一纵截面的结构体上开设有第二凹槽，所述基台的螺孔设置在所述第二凹槽上；所述压块位于第二纵截面的结构体上开设有凸台，所述压块的螺孔设置在所述凸台上，当将所述压块压在所述基台上时，所述凸台嵌入所述第二凹槽中，以使得所述螺栓穿过所述凸台上的螺孔旋拧到所述第二凹槽上的螺孔，以将所述压块和所述基台组成成一体。
[0015]可选地，所述固定装置还包括底座、轴承，所述轴承设置在所述底座上，所述基台嵌入到所述轴承中，以通过所述轴承使得所述基台可旋转。
[0016]可选地，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述轴心的三维空间坐标，确定所述标记块的长度时，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线，以确定所述多个三维空间坐标的拟合圆心；并根据所述多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心，确定所述标记块的长度。
[0017]可选地，所述测量主机对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线。
[0018]可选地，所述测量主机根据构建的共面曲线方程，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，得到所述标记本体的中心在三维空间坐标系中运动形成的轨迹曲线时，根据构建的共面曲线方程，构建拟合约束条件；根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心，以将所述轨迹曲线的中心作为所述多个三维空间坐标的拟合圆心。
[0019]可选地，所述测量主机根据所述拟合约束条件，对所述多个三维空间坐标进行曲线拟合，确定所述轨迹曲线的中心时，基于每两个三维空间坐标之间的连线正交与所述连线的中点与所述轨迹曲线的中心之间的连线，构建正交关系函数；根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心。
[0020]可选地，所述测量主机根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，确定所述轨迹曲线的中心时，根据所述拟合约束条件以及所述正交关系函数，构造拉格朗日函数；根据拉格朗日函数，建立求解所述轨迹曲线的中心的向量关系，以确定所述轨迹曲线的中心。
[0021]可选地，所述测量主机根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度时，根据所有三维空间坐标与所述多个三维空间坐标的拟合圆心之间的距离，确定所述标记块的长度。
[0022]一种手术机器人系统，其包括：机械臂、固定在所述机械臂末端的手术器械、固定在所述手术器械上的至少一个标记块，所述标记块的长度根据本申请实施例任一项所述长度测量系统确定，所述标记块的长度用于确定手术过程中所述手术器械的空间位置。
[0023]本专利技术实施例提供的技术方案中，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记
本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，标记块的长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度，从而准确地确定出标记块的长度，从而保证手术的效果。
附图说明
[0024]图1为本申请实施例一种手术机器人系统的结构示意图。
[0025]图2为本申请实施例中一标记块的长度测量系统的结构示意图。
[0026]图3A为本申请实施例中一标记块的结构示意图。
[0027]图3B为本申请实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种标记块的长度测量系统，其特征在于，所述标记块包括支撑件以及安装在顶部的标记本体，所述标记块的长度为：从所述支撑件的根部到所述标记本体的中心之间的距离，所述长度测量系统包括：固定装置，用于固定所述标记块并使所述标记块围绕提供的轴心做圆周运动，其中，所述标记块固定在所述固定装置上时所述支撑件的根部位于所述轴心，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述轴心旋转；图像拍摄装置，用于对所述标记块的运动过程进行追踪，以记录所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标；测量主机，用于根据所述标记本体的中心在运动时形成的多个三维空间坐标以及所述多个三维空间坐标的拟合圆心坐标，确定所述标记块的长度。2.根据权利要求1所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置包括一基台，所述基台的质心作为所述轴心，所述支撑件的根部固定在所述轴心处，以使得所述支撑件带动所述标记本体的中心围绕所述基台的质心旋转。3.根据权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述基台开设有第一横切面和第一纵截面，所述第一横切面向下开设有第一凹槽，通过将所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面，以使得所述根部设置在所述轴心处。4.根据权利要求2所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置包括压块，所述压块开设有第二横切面和第二纵截面，所述根部设置在所述第一凹槽中并顶住所述第一纵截面时，将所述压块压在所述基台上，使得所述第第二纵截面与所述第一纵截面对接，所述第二横切面与第一横切面对接，以提供向下的压力将所述根部压在所述基台的质心处。5.根据权利要求4所述的长度测量系统，其特征在于，所述压块和所述基台均设置螺孔，且所述固定装置还包括螺栓，所述螺栓穿过所述压块的螺孔旋拧到所述基台上的螺孔中，以将所述压块和所述基台组成成一体。6.根据权利要求5所述的长度测量系统，其特征在于，所述基台位于第一纵截面的结构体上开设有第二凹槽，所述基台的螺孔设置在所述第二凹槽上；所述压块位于第二纵截面的结构体上开设有凸台，所述压块的螺孔设置在所述凸台上，当将所述压块压在所述基台上时，所述凸台嵌入所述第二凹槽中，以使得所述螺栓穿过所述凸台上的螺孔旋拧到所述第二凹槽上的螺孔，以将所述压块和所述基台组成成一体。7.根据权利要求2
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6任一项所述的长度测量系统，其特征在于，所述固定装置还包括底座、轴承，所述轴承设置在所述底座上，所述基台嵌入到所述轴承中，以通过所述轴承使得所述基台可旋转。8.根据权利要求1所述的长度测量系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田庆，王宗涛，倪自强，
申请(专利权)人：北京瑞医博科技有限公司，
类型：发明
国别省市：