手术机器人系统、调整方法和存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种手术机器人系统、调整方法和存储介质，所述调整方法包括：接收机械臂调整指令；根据所述机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹；控制所述机械臂按照所述运动轨迹进行调整运动，并控制所述患者支撑装置跟随所述机械臂进行调整运动。本发明专利技术可以实现在术中不撤出器械的情况下，进行不动点位置的调整，同时可以保证当前孔位的相对位置保持不动，无需另外打孔。此外，由于所述患者支撑装置是实时跟随所述机械臂进行调整运动的，从而可以实现机械臂构型与病灶位姿之间的最优匹配。以实现机械臂构型与病灶位姿之间的最优匹配。以实现机械臂构型与病灶位姿之间的最优匹配。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人系统、调整方法和存储介质


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种手术机器人系统、调整方法和存储介质。

技术介绍

[0002]目前各行业均处于电子化、智能化的大趋势中，尤其在手术室中，大批的半自动、全自动机电设备正在逐步应用于各种手术场景，例如传统的手持式外科器械正在逐步由手术机器人所取代。
[0003]手术机器人其设计理念是采用微创伤方式，精准地实施复杂的外科手术，突破了人眼的局限，采用立体成像技术，将内部器官更加清晰的呈现给操作者。在原来手伸不进的区域，机器手能完成360度转动、挪动、摆动、夹持，并避免抖动，受到广大医患的青睐，现在作为一种高端医疗器械，已广泛运用于各种临床手术中。
[0004]与传统腹腔镜手术一样，手术前，首先需要定位病灶并确定术式，根据医生的经验规划手术器械的打孔位置并进行打孔，然后手动引导手术机器人上的机械臂至打孔点处，进而开展手术。
[0005]但是在实际手术过程中，还存在如下问题：
[0006]1)孔位位置不理想，因机械臂限位、干涉、碰撞等原因，当前病灶位姿与机械臂构型无法满足手术操作需求；
[0007]2)由于患者体位变化、病灶本身变化等原因导致病灶位置不理想，当前病灶位姿与机械臂构型无法满足手术操作需求；
[0008]在前述情形下，如何在不拔除器械的条件下，快速调整机械臂，以便高效、安全地完成手术，已成为急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种手术机器人系统、调整方法和存储介质，以便高效、安全地完成手术。
[0010]为达到上述目的，本专利技术提供一种手术机器人系统的调整方法，所述手术机器人系统包括机器人和患者支撑装置，所述机器人包括至少一条机械臂，所述机械臂的末端用于连接器械，所述调整方法包括：
[0011]接收机械臂调整指令；
[0012]根据所述机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹；
[0013]控制所述机械臂按照所述运动轨迹进行调整运动，并控制所述患者支撑装置跟随所述机械臂进行调整运动。
[0014]可选的，在根据所述机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹之前，所述调整方法包括：
[0015]判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则。
[0016]可选的，所述判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则，包括：
[0017]根据所述机械臂的不动点的当前位置以及所述机械臂的当前构型，获取器械末端期望操作空间的当前位姿；
[0018]根据所接收的机械臂调整指令，获取所述器械末端期望操作空间的目标位姿；
[0019]根据所获取的器械末端期望操作空间的当前位姿以及所述机械臂的可运动行程，获取所述器械末端期望操作空间的可调范围；
[0020]根据所述器械末端期望操作空间的可调范围和所述器械末端期望操作空间的目标位姿，判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则。
[0021]可选的，所述根据所接收的机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹，包括：
[0022]根据所接收的机械臂调整指令，获取器械末端期望操作空间的目标位姿；
[0023]根据所获取的器械末端期望操作空间的目标位姿，获取所述机械臂的目标构型；
[0024]根据所述机械臂的目标构型以及所述机械臂的当前构型规划所述机械臂的运动轨迹。
[0025]可选的，所述根据所述机械臂的目标构型以及所述机械臂的当前构型规划所述机械臂的运动轨迹，包括：
[0026]根据所述机械臂的各关节的目标位姿以及所述机械臂的各关节的当前位姿规划所述机械臂的各关节的运动轨迹；
[0027]所述控制所述机械臂按照各自的运动轨迹进行调整运动，包括：
[0028]控制所述机械臂的各关节按照各自的运动轨迹进行调整运动。
[0029]可选的，所述控制所述患者支撑装置跟随所述机械臂进行调整运动，包括：
[0030]获取所述机械臂在调整过程中的实时构型及不动点的实时位置；
[0031]根据所述机械臂的实时构型及不动点的实时位置，获取器械末端期望操作空间的实时位姿；
[0032]根据所述器械末端期望操作空间的实时位姿，获取病灶的实时目标位姿；
[0033]根据所述病灶的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的实时目标位姿；
[0034]根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置进行调整运动。
[0035]可选的，所述根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置进行调整运动，包括：
[0036]根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的各关节的实时目标位姿；
[0037]根据所述患者支撑装置的各关节的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置的各关节进行调整运动。
[0038]可选的，所述根据所述器械末端期望操作空间的实时位姿，获取病灶的实时目标位姿，包括：
[0039]根据所述器械末端期望操作空间在机器人坐标系下的实时位姿以及机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系，获取病灶在世界坐标系下的实时目标位姿；
[0040]所述根据所述病灶的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的实时目标位姿，包括：
[0041]根据所述病灶在世界坐标系下的实时目标位姿以及病灶坐标系与患者支撑装置
坐标系之间的映射关系，获取所述患者支撑装置的实时目标位姿。
[0042]可选的，所述病灶坐标系与患者支撑装置坐标系之间的映射关系，通过如下过程获得：
[0043]获取病灶模型，建立病灶坐标系；
[0044]根据所述病灶坐标系，获取所述病灶坐标系下的术前患者体征图像；
[0045]获取世界坐标系下的术中患者体征图像；
[0046]对所述术前患者体征图像和所述术中患者体征图像进行配准，以获取所述病灶坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系；
[0047]根据所述病灶坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系以及患者支撑装置坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系，获取所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的映射关系。
[0048]可选的，所述根据所述病灶坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系以及患者支撑装置坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系，获取所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的映射关系，包括：
[0049]根据所述病灶坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系以及患者支撑装置坐标系与所述世界坐标系之间的映射关系，获取所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的第一映射关系；
[0050]对所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的第一映射关系进行修正，以获取所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的映射关系。
[0051]可选的，所述对所述病灶坐标系与所述患者支撑装置坐标系之间的第一映射关系进行修正，包括：
[0052]获取图像获取装置坐标系下的病灶的位姿信息；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述调整方法包括：接收机械臂调整指令；根据所述机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹；控制所述机械臂按照所述运动轨迹进行调整运动，并控制所述患者支撑装置跟随所述机械臂进行调整运动。2.根据权利要求1所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，在根据所述机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹之前，所述调整方法包括：判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则。3.根据权利要求2所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则，包括：根据所述机械臂的不动点的当前位置以及所述机械臂的当前构型，获取器械末端期望操作空间的当前位姿；根据所述机械臂调整指令，获取所述器械末端期望操作空间的目标位姿；根据所获取的器械末端期望操作空间的当前位姿以及所述机械臂的可运动行程，获取所述器械末端期望操作空间的可调范围；根据所述器械末端期望操作空间的可调范围和所述器械末端期望操作空间的目标位姿，判断所述机械臂调整指令是否符合预设规则。4.根据权利要求1所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述根据所接收的机械臂调整指令，规划所述机械臂的运动轨迹，包括：根据所接收的机械臂调整指令，获取器械末端期望操作空间的目标位姿；根据所获取的器械末端期望操作空间的目标位姿，获取所述机械臂的目标构型；根据所述机械臂的目标构型以及所述机械臂的当前构型规划所述机械臂的运动轨迹。5.根据权利要求4所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述根据所述机械臂的目标构型以及所述机械臂的当前构型规划所述机械臂的运动轨迹，包括：根据所述机械臂的各关节的目标位姿以及所述机械臂的各关节的当前位姿规划所述机械臂的各关节的运动轨迹；所述控制所述机械臂按照所述运动轨迹进行调整运动，包括：控制所述机械臂的各关节按照各自的运动轨迹进行调整运动。6.根据权利要求1所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述控制所述患者支撑装置跟随所述机械臂进行调整运动，包括：获取所述机械臂在调整过程中的实时构型及不动点的实时位置；根据所述机械臂的实时构型及不动点的实时位置，获取器械末端期望操作空间的实时位姿；根据所述器械末端期望操作空间的实时位姿，获取病灶的实时目标位姿；根据所述病灶的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的实时目标位姿；根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置进行调整运动。7.根据权利要求6所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置进行调整运动，包括：根据所述患者支撑装置的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的各关节的实时目标
位姿；根据所述患者支撑装置的各关节的实时目标位姿，控制所述患者支撑装置的各关节进行调整运动。8.根据权利要求6所述的手术机器人系统的调整方法，其特征在于，所述根据所述器械末端期望操作空间的实时位姿，获取病灶的实时目标位姿，包括：根据所述器械末端期望操作空间在机器人坐标系下的实时位姿以及机器人坐标系与世界坐标系之间的映射关系，获取病灶在世界坐标系下的实时目标位姿；所述根据所述病灶的实时目标位姿，获取所述患者支撑装置的实时目标位姿，包括：根据所述病灶在世界坐标系下的实时目标位姿以及病灶坐标系与患者支撑装置坐标系之间的映射...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，王家寅，何超，蒋友坤，马申宇，
申请(专利权)人：上海微创医疗机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：