本发明专利技术实施例公开了一种手术机械臂精准定位方法、装置、控制终端及存储介质，包括：当机械臂在规划的手术区域内运动时，获取设置在所述机械臂上的标记点在机械臂基座坐标系下的物理坐标点云；获取所述标记点在视觉空间坐标系下的视觉坐标点云；根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵；根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得所述机械臂末端工具坐标系。使得精准定位过程快速方便，并且针对小范围机械臂的移动，其精准定位精度更高。其精准定位精度更高。其精准定位精度更高。
【技术实现步骤摘要】
手术机械臂精准定位方法、装置、控制终端及存储介质
[0001]本专利技术涉及视觉精准定位领域，尤其涉及一种手术机械臂精准定位方法、装置、控制终端及存储介质。
技术介绍
[0002]在诸如口腔种植机器人手术过程中，机器人手术系统不论是在种植上颌缺损牙位，还是下颌缺损牙位的手术过程中，术中姿态变化不大，在有限的空间中，即便机械臂或者患者的位置发生偏移，机械臂与患者和外置视觉传感器之间的相对位置也不会有多大改变，为此传统的精准定位方式反而更加繁琐，并且在上述情况下，反而会不够精确。
技术实现思路
[0003]第一方面，本申请提供一种手术机械臂精准定位方法，包括：当机械臂在规划的手术区域内运动时，获取设置在所述机械臂上的标记点在机械臂基座坐标系下的物理坐标点云；获取所述标记点在视觉空间坐标系下的视觉坐标点云；根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵；根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得所述机械臂末端工具坐标系。
[0004]进一步的，所述第一转换矩阵包括旋转参数和平移参数；所述根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到所述机械臂的基座坐标系的第一转换矩阵包括：获取所述物理坐标点云与所述视觉坐标点云之间的最小旋转参数；根据所述最小旋转参数，获得所述平移参数；将所述最小旋转参数作为所述旋转参数，并结合所述平移参数得到所述第一转换矩阵。
[0005]进一步的，获取所述物理坐标点云与所述视觉坐标点云之间的最小旋转参数包括：分别获取所述物理坐标点云的物理质心，以及所述视觉坐标点云的视觉质心，建立所述物理质心和所述视觉质心的转换方程；分别计算所述视觉质心与每个所述视觉坐标点云的视觉质心偏差值，以及所述物理质心与每个所述物理坐标点云的物理质心偏差值；根据所述视觉质心偏差值、所述物理质心偏差值和所述转换方程，计算所述视觉坐标点云与所述物理坐标点云的总误差值；将所述总误差值最小时的旋转参数作为所述最小旋转参数。
[0006]进一步的，根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得所述机械臂末端工具坐标系包括：
获取所述机械臂的末端工具的工装数据，并通过所述工装数据计算所述末端工具与所述机械臂的末端法兰的偏移量；根据所述标记点在所述机械臂上的位置信息，以及所述标记点的工装信息，确定所述标记点相对所述末端法兰的偏移量；根据DH坐标系变换，获得所述机械臂的基座到所述末端法兰的第二转换矩阵；根据所述第二转换矩阵和所述第一转换矩阵，得到所述视觉空间坐标系到所述机械臂的末端法兰的第三转换矩阵；根据所述标记点相对所述末端法兰的偏移量和所述末端工具与所述末端法兰的偏移量，得到所述标记点到所述末端工具的第四转换矩阵；根据所述第三转换矩阵及所述第四转换矩阵得到所述机械臂的末端工具坐标系。
[0007]进一步的，所述获得所述机械臂的基座到所述末端法兰的第二转换矩阵包括：根据机器人正运动学，通过所述机械臂各个相邻电机之间的DH转换矩阵，得到所述第二转换矩阵。
[0008]进一步的，所述物理质心和所述视觉质心的转换方程表达式为：式中，为所述物理质心，为所述视觉质心，平移变量，表示对进行旋转变换。
[0009]进一步的，所述标记点为设置在所述机械臂上固定位置的反光球或定位块。
[0010]第二方面，本申请还提供一种固定姿态手术臂精准定位装置，包括：点云获取模块，用于当机械臂在规划的手术区域内运动时，获取设置在所述机械臂上的标记点在机械臂基座坐标系下的物理坐标点云；获取所述标记点在视觉空间坐标系下的视觉坐标点云；计算模块，用于根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵；精准定位模块，用于根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得机械臂末端工具坐标系。
[0011]第三方面，本申请还提供一种控制终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行所述的手术机械臂精准定位方法。
[0012]第四方面，本申请还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的手术机械臂精准定位方法。
[0013]本专利技术实施例公开了一种手术机械臂精准定位方法、装置、控制终端及存储介质，包括：当机械臂在规划的手术区域内运动时，获取设置在所述机械臂上的标记点在机械臂基座坐标系下的物理坐标点云；获取所述标记点在视觉空间坐标系下的视觉坐标点云；根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵；根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得所述机械臂末端工具坐标系。使得精准定位过程快速方便，并且针对小范围机械臂的移动，其精准定位精度更高。适合在小区域内的手术操作。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
[0015]图1示出了本申请实施例一种手术场景示意图；图2示出了本申请实施例一种手术机械臂精准定位方法流程示意图；图3示出了本申请实施例第一转换矩阵获取流程示意图；图4示出了本申请实施例一种手术机械臂精准定位装置结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0019]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关
中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本专利技术的各种实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种手术机械臂精准定位方法，其特征在于，包括：当机械臂在规划的手术区域内运动时，获取设置在所述机械臂上的标记点在机械臂的基座坐标系下的物理坐标点云；获取所述标记点在视觉空间坐标系下的视觉坐标点云；根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵；根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得机械臂末端工具坐标系。2.根据权利要求1所述的手术机械臂精准定位方法，其特征在于，所述第一转换矩阵包括旋转参数和平移参数；所述根据所述视觉坐标点云和所述物理坐标点云，获得所述视觉空间坐标系到基座坐标系的第一转换矩阵包括：获取所述物理坐标点云与所述视觉坐标点云之间的最小旋转参数；根据所述最小旋转参数，获得所述平移参数；将所述最小旋转参数作为所述旋转参数，并结合所述平移参数得到所述第一转换矩阵。3.根据权利要求2所述的手术机械臂精准定位方法，其特征在于，获取所述物理坐标点云与所述视觉坐标点云之间的最小旋转参数包括：分别获取所述物理坐标点云的物理质心，以及所述视觉坐标点云的视觉质心，建立所述物理质心和所述视觉质心的转换方程；分别计算所述视觉质心与每个所述视觉坐标点云的视觉质心偏差值，以及所述物理质心与每个所述物理坐标点云的物理质心偏差值；根据所述视觉质心偏差值、所述物理质心偏差值和所述转换方程，计算所述视觉坐标点云与所述物理坐标点云的总误差值；将所述总误差值最小时的旋转参数作为所述最小旋转参数。4.根据权利要求1所述的手术机械臂精准定位方法，其特征在于，根据所述第一转换矩阵将基座坐标系和所述视觉空间坐标系进行精准定位，以获得所述机械臂末端工具坐标系包括：获取所述机械臂的末端工具的工装数据，并通过所述工装数据计算所述末端工具与所述机械臂的末端法兰的偏移量；根据所述标记点在所述机械臂上的位置信息，以及所述标记点的工装信息，确定所述标记点相对所述末端法兰的偏移量...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，黄志俊，刘金勇，钱坤，
申请(专利权)人：杭州柳叶刀机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。