一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法技术

本发明专利技术公开了一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，步骤一所述的自动配准设备中包括放置台，本发明专利技术涉及医疗临床技术领域。该医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，通过设置有相机摆动机构，利用驱动电机带动驱动转轴的转动，驱动转轴通过啮合组件带动支撑转轴的转动，同时配合扫描停歇机构带动移动台的移动，并通过支撑齿轮与圆弧齿条的啮合，实现相机本体以中心杆为中心进行转动，以此实现驱动电机驱动的同步操作，减少能源的损耗，并且可以扩大相机本体所能够识别的范围，获得拍摄场景下所有物体的立体三维信息，并且无需在医院现场进行二次标定，医生可在医院手术室随时随地的移动该机器人且能保证精度不受影响。地的移动该机器人且能保证精度不受影响。

【技术实现步骤摘要】
一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法


[0001]本专利技术涉及医疗临床
，具体为一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法。

技术介绍

[0002]医用机器人，是指用于医院、诊所的医疗或辅助医疗的机器人。是一种智能型服务机器人，它能独自编制操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的运动；分为多种类型，且可识别周围情况及自身，具有机器人的意识和自我意识，从事医疗或辅助医疗等工作。
[0003]现有的人工示教配准需要在手术前预留大量的时间进行机器人点位示教配准，并且每台手术都需要临时编写基于固定点位的机器人配准程序；使用红外光学定位球进行配准则成本非常高，且定位的标定精度难以达到亚毫米级精度，因此，传统配准方法效率低，精度低，配准时间长，术前准备复杂，自动化程度低，同时在进行扫描识别时往往会存在部分区域无法涉及到，造成定位不完全的问题，为此，本专利技术提供了一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，解决了现有的医疗机器人通常由操作人员进行示教点人工配准机器人的位置，或者由基于红外的光学定位球进行半自动的定位配准的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，具体包括以下步骤：
[0006]步骤一、首先患者躺在医疗床上，并且将自动配准设备移动至医疗床的边缘，通过对高度位置的调节，利用3D结构光相机对标定识别物进行图像数据的采集；
[0007]步骤二、将采集的数据传输到三维点云的处理算法中，并对数据进行分析、整合和提取，最后进行三维重建；
[0008]步骤三、最后通过建立的模型，并配合上医疗机器人实现自动化的配准操作，实现自动化的微创手术；
[0009]其中，步骤一所述的自动配准设备中包括放置台，所述放置台的底部固定连接有底柱，其特征在于：所述放置台的顶部通过伸缩组件使得支撑台移动，所述支撑台的一侧设置有移动台，所述移动台的内部设置有相机摆动机构，所述相机摆动机构中包括驱动电机，所述驱动电机固定安装在移动台的顶部，所述驱动电机输出轴的一端通过联轴器固定连接有驱动转轴，且驱动转轴的表面通过扫描停歇机构使得副动转轴转动，所述副动转轴的表面通过转动组件在支撑台的内部进行移动，所述副动转轴的顶部通过限位组件与支撑台内腔的顶部移动，且副动转轴的底端贯穿延伸至支撑台的下方并固定连接有手术针，所述驱动转轴的表面通过啮合组件使得支撑转轴转动，且支撑转轴的两端与移动台的内壁转动连
接，所述支撑转轴的表面固定连接有支撑齿轮，所述移动台的内部转动连接有中心杆，所述中心杆的表面固定连接半圆板，且半圆板的表面通过摆动组件使得圆弧齿条移动，所述圆弧齿条的表面与支撑齿轮的表面啮合，所述半圆板的底端固定连接有摆动杆，所述摆动杆的底端固定连接有相机本体，所述摆动组件中包括凸块和圆弧条，所述凸块固定安装在半圆板边缘的两侧，所述圆弧条的一侧固定安装在半圆板的边缘，所述圆弧齿条的一侧开设有圆弧槽，所述圆弧条的外表面与圆弧槽的内表面滑动连接。
[0010]优选的，所述啮合组件中包括啮合齿轮和啮合环，所述啮合环固定安装在驱动转轴的表面，所述啮合齿轮固定安装在支撑转轴的表面，所述啮合齿轮和啮合环的外表面相啮合。
[0011]优选的，所述伸缩组件中包括气缸，所述气缸固定安装在放置台的顶部，所述气缸的顶部滑动连接有活塞杆，所述活塞杆的顶端与支撑台的底部固定连接。
[0012]优选的，所述扫描停歇机构中包括十字轮和缺口板，所述缺口板固定安装在驱动转轴的表面，所述十字轮固定安装在副动转轴的表面，所述十字轮的表面开设有拨动槽。
[0013]优选的，所述缺口板的表面与十字轮的表面接触，所述驱动转轴的表面且位于缺口板的下方固定连接有延伸杆，所述延伸杆的顶部固定连接有拨动杆，所述拨动杆的表面与拨动槽的内表面接触。
[0014]优选的，所述转动组件中包括传动齿轮和传动齿条，所述传动齿轮固定安装在副动转轴的外表面，所述传动齿条的一侧固定安装在支撑台的内部，所述传动齿轮和传动齿条的外表面相啮合。
[0015]优选的，所述限位组件中包括固定板和转动轮，所述固定板的顶部与支撑台内腔的顶部固定连接，所述固定板的底部开设有限位槽，所述转动轮转动安装在副动转轴的顶端，所述转动轮的外表面与限位槽的内表面滑动连接。
[0016]有益效果
[0017]本专利技术提供了一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
[0018](1)、该医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，通过设置有相机摆动机构，利用驱动电机带动驱动转轴的转动，驱动转轴通过啮合组件带动支撑转轴的转动，同时配合扫描停歇机构带动移动台的移动，并通过支撑齿轮与圆弧齿条的啮合，实现相机本体以中心杆为中心进行转动，以此实现驱动电机驱动的同步操作，减少能源的损耗，并且可以扩大相机本体所能够识别的范围，获得拍摄场景下所有物体的立体三维信息，并且无需在医院现场进行二次标定，医生可在医院手术室随时随地的移动该机器人且能保证精度不受影响。
[0019](2)、该医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，通过设置有扫描停歇机构，利用驱动转轴的转动带动延伸杆上的拨动杆在十字轮的拨动槽中进行移动，并且实现了十字轮和副动转轴的间歇转动，以此可以实现每次移动的过程中，相机本体可以实现一个完整的摆动，提高拍摄的完整性，并且大大提升了医疗手术机器人在临床手术操作中的定位精度，从而保证了手术安全性和治疗效果。
[0020](3)、该医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，通过设置有转动组件和限位组件，利用传动齿轮在传动齿条的表面转动，并且配合副动转轴顶部的转动轮在限位槽的内部移动，实现了自动配准时的横向移动，并且通过三维点云自动标定靶区，并结合患者医学
影像数据可以自动生成机器人的6D位姿，大大缩短了医生的术前准备时间，可以将更多的精力放在手术本身。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的外部立体结构图；
[0022]图2为本专利技术支撑台的内部立体结构剖视图；
[0023]图3为本专利技术的内部立体结构图；
[0024]图4为本专利技术相机摆动机构的立体结构图；
[0025]图5为本专利技术的图4中A处局部结构放大图；
[0026]图6为本专利技术扫描停歇机构的立体结构图；
[0027]图7为本专利技术的图6中B处局部结构放大图；
[0028]图8为本专利技术啮合组件的立体结构图。
[0029]图中：1
‑
放置台、2
‑
底柱、3
‑
伸缩组件、31
‑
气缸、32
‑
活塞杆、4
‑
支撑台、5
‑
移动台、6
‑
相机摆动机构、61
‑
驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、首先患者躺在医疗床上，并且将自动配准设备移动至医疗床的边缘，通过对高度位置的调节，利用3D结构光相机对标定识别物进行图像数据的采集；步骤二、将采集的数据传输到三维点云的处理算法中，并对数据进行分析、整合和提取，最后进行三维重建；步骤三、最后通过建立的模型，并配合上医疗机器人实现自动化的配准操作，实现自动化的微创手术；其中，步骤一所述的自动配准设备中包括放置台(1)，所述放置台(1)的底部固定连接有底柱(2)，其特征在于：所述放置台(1)的顶部通过伸缩组件(3)使得支撑台(4)移动，所述支撑台(4)的一侧设置有移动台(5)，所述移动台(5)的内部设置有相机摆动机构(6)；所述相机摆动机构(6)中包括驱动电机(61)，所述驱动电机(61)固定安装在移动台(5)的顶部，所述驱动电机(61)输出轴的一端通过联轴器固定连接有驱动转轴(62)，且驱动转轴(62)的表面通过扫描停歇机构(63)使得副动转轴(64)转动，所述副动转轴(64)的表面通过转动组件(65)在支撑台(4)的内部进行移动，所述副动转轴(64)的顶部通过限位组件(66)与支撑台(4)内腔的顶部移动，且副动转轴(64)的底端贯穿延伸至支撑台(4)的下方并固定连接有手术针(67)，所述驱动转轴(62)的表面通过啮合组件(68)使得支撑转轴(610)转动，且支撑转轴(610)的两端与移动台(5)的内壁转动连接，所述支撑转轴(610)的表面固定连接有支撑齿轮(611)，所述移动台(5)的内部转动连接有中心杆(612)，所述中心杆(612)的表面固定连接半圆板(613)，且半圆板(613)的表面通过摆动组件(69)使得圆弧齿条(614)移动，所述圆弧齿条(614)的表面与支撑齿轮(611)的表面啮合，所述半圆板(613)的底端固定连接有摆动杆(615)，所述摆动杆(615)的底端固定连接有相机本体(616)；所述摆动组件(69)中包括凸块(69
‑
1)和圆弧条(69
‑
2)，所述凸块(69
‑
1)固定安装在半圆板(613)边缘的两侧，所述圆弧条(69
‑
2)的一侧固定安装在半圆板(613)的边缘，所述圆弧齿条(614)的一侧开设有圆弧槽，所述圆弧条(69
‑
2)的外表面与圆弧槽的内表面滑动连接。2.根据权利要求1所述的一种医疗机器人基于6D位姿自动配准的方法，其特征在于：所述啮合组件(68)中包括啮合齿轮(68
‑
1)和啮合环(68
‑
2)，所述啮合环(68
‑
2)固定安装在驱动转轴(62)的表面，所述啮合齿轮(68
‑
1)固定安装在支撑转轴(610)的表面，所述啮合齿轮(68
‑
1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜冠群，
申请(专利权)人：山东卓业医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：