本申请涉及一种机器人控制系统和方法。所述方法包括：建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系；通过所述数据采集设备对所述手术环境进行多次数据采集，得到所述手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据；根据所述数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系和所述手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，确定所述手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据；根据所述手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，构建所述手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据；其中，所述整体环境数据包括所述手术环境中多个对象的空间位置。采用本方法能够避免手术机器人的机械臂发生碰撞。手术机器人的机械臂发生碰撞。手术机器人的机械臂发生碰撞。
【技术实现步骤摘要】
机器人控制系统和方法
[0001]本专利技术专利申请是申请日为2021年03月09日、申请号为202110253556.1、名称为“手术环境的构建方法、机器人控制方法和系统”的中国专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本申请涉及手术机器人
，特别是涉及一种机器人控制系统和方法。
技术介绍
[0003]机器人手术系统是集多项现代高科技手段于一体的综合体，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。
[0004]相关技术中，手术机器人的机器臂末端安装有手术工具，医生远离手术台操纵手术机器人的机器臂，使得手术工具可以在患者身体上切开的微小创口，并探入患者身体内对病灶进行手术操作。
[0005]但是，手术机器人通常具有多个机械臂，因此，如何避免多个机械臂在运动过程中互相碰撞或者与手术台、患者发生碰撞，就成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免手术机器人的多个机械臂在运动过程中发生碰撞的机器人控制系统和方法。
[0007]一种手术环境的构建方法，该方法包括：
[0008]建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系；
[0009]通过数据采集设备对手术环境进行多次数据采集，得到手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据；
[0010]根据数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系和手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，确定手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据；<br/>[0011]根据手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，构建手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据；其中，整体环境数据包括手术环境中多个对象的空间位置。
[0012]在其中一个实施例中，上述通过数据采集设备对手术环境进行多次数据采集，得到手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，包括：
[0013]通过数据采集设备对手术环境进行第一次数据采集，得到采集设备坐标系下的第一个部分环境数据；数据采集设备在对手术环境进行第一次数据采集时的位姿与建立相对位置关系时的位姿相同；
[0014]对数据采集设备进行多次位姿调整，并在每次调整后通过数据采集设备进行数据采集，得到手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据。
[0015]在其中一个实施例中，上述根据数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系和手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，确定手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，包括：
[0016]根据每相邻两个采集设备坐标系下的部分环境数据，确定数据采集设备每次调整的位姿变化信息；
[0017]根据相对位置关系和数据采集设备每次调整的位姿变化信息确定数据采集设备每次调整后在机器人坐标系下的位姿；
[0018]根据数据采集设备每次调整后在机器人坐标系下的位姿对相应的采集设备坐标系下的部分环境数据进行变换处理，得到手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据。
[0019]在其中一个实施例中，上述根据手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，构建手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据，包括：
[0020]在每次数据采集后，对已获得的机器人坐标系下的多个部分环境数据进行拼接处理得到拼接环境数据；
[0021]在每次拼接后，确定拼接环境数据是否覆盖手术环境；
[0022]若确定拼接环境数据覆盖手术环境，则根据机器人坐标系下的第一个部分环境数据和最后一个部分环境数据进行回环检测得到回环检测结果；回环检测结果为是否实现回环；
[0023]若回环检测结果为实现回环，则对拼接环境数据进行优化处理得到手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据。
[0024]在其中一个实施例中，上述在每次拼接后，确定拼接环境数据是否覆盖手术环境，包括：
[0025]将拼接环境数据与预先获取到的手术环境信息进行比较；
[0026]若拼接环境数据包含手术环境信息中的必要元素，则确定拼接环境数据覆盖手术环境。
[0027]在其中一个实施例中，上述建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系，包括：
[0028]通过数据采集设备对标定部件进行数据采集，得到标定部件在采集设备坐标系中的第一空间位置；
[0029]根据预先获取到的标定部件在机器人坐标系中的第二空间位置和第一空间位置，建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系；
[0030]其中，标定部件预先安装在手术机器人的机械臂末端。
[0031]在其中一个实施例中，上述根据预先获取到的标定部件在机器人坐标系中的第二空间位置和第一空间位置，建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系，包括：
[0032]根据第一空间位置确定数据采集设备在标定部件坐标系中的第三空间位置；
[0033]根据标定部件在机器人坐标系中的第二空间位置和数据采集设备在标定部件坐标系中的第三空间位置，计算出数据采集设备在机器人坐标系中的第四空间位置，建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系。
[0034]一种机器人控制方法，该机器人控制方法包括：
[0035]获取手术环境数据；
[0036]根据手术环境数据，控制手术机器人的机械臂进行初始摆位；
[0037]其中，手术环境数据为手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据；
[0038]整体环境数据采用上述手术环境的构建方法构建。
[0039]在其中一个实施例中，该机器人控制方法还包括：
[0040]根据手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据，控制手术机器人进行碰撞检测得到碰撞检测结果；
[0041]根据碰撞检测结果控制手术机器人的机械臂进行相应操作。
[0042]一种手术环境的构建装置，该装置包括：
[0043]关系建立模块，用于建立数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系；
[0044]数据采集模块，用于通过数据采集设备对手术环境进行多次数据采集，得到手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据；
[0045]数据确定模块，用于根据数据采集设备与手术机器人之间的相对位置关系和手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，确定手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据；
[0046]环境构建模块，用于根据手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，构建手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据；其中，整体环境数据包括手术环境中多个对象的空间位置。
[0047]在其中一个实施例中，上述数据采集模块包括：
[0048]第一数据采集子模块，用于通过数据采集设备对手术环境进行第一次数据采集，得到采集设备坐标系下的第一个部分环境数据；数据采集设备在对手术环境进行第一次数据采集时的位姿与建立相对位置关系时的位姿相同；
[0049]第二数据采集子模块，用于对数据采集设备进行多次位姿调整，并在每次调整后通过数据采集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统包括计算机设备、数据采集设备和手术机器人；所述计算机设备，用于控制所述数据采集设备对手术环境进行多次数据采集，构建所述手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据，并根据所述整体环境数据中手术创口的空间位置执行摆位算法得到初始摆位；所述手术机器人，用于在手术前，根据所述计算机设备的控制将机械臂运动到所述初始摆位，以获得机械臂运动空间。2.根据权利要求1所述的机器人控制系统，其特征在于，所述计算机设备，用于建立所述数据采集设备与所述手术机器人之间的相对位置关系；通过所述数据采集设备对所述手术环境进行多次数据采集，得到所述手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据；根据所述相对位置关系和所述手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据，确定所述手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据；根据所述手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据，构建所述手术环境在机器人坐标系下的整体环境数据；所述整体环境数据包括所述手术环境中多个对象的空间位置，所述对象包括所述手术创口。3.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统还包括位姿调整设备；所述计算机设备，用于控制所述数据采集设备对所述手术环境进行第一次数据采集，得到所述采集设备坐标系下的第一个部分环境数据，其中，所述数据采集设备在对所述手术环境进行第一次数据采集时的位姿与建立所述相对位置关系时的位姿相同；控制所述位姿调整设备对所述数据采集设备进行多次位姿调整，并在每次调整后控制所述数据采集设备进行数据采集，得到所述手术环境在采集设备坐标系下的多个部分环境数据。4.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述计算机设备，用于根据每相邻两个采集设备坐标系下的部分环境数据，确定所述数据采集设备每次调整的位姿变化信息；根据所述相对位置关系和所述数据采集设备每次调整的位姿变化信息确定所述数据采集设备每次调整后在机器人坐标系下的位姿；根据所述数据采集设备每次调整后在机器人坐标系下的位姿对相应的采集设备坐标系下的部分环境数据进行变换处理，得到所述手术环境在机器人坐标系下的多个部分环境数据。5.根据权利要求2所述的机器人控制系统，其特征在于，所述计算机设备，用于在每次数据采集后，对已获得的机器人坐标系下的多个部分环境数据进行拼接处理得到拼接环境数据；在每次...
【专利技术属性】
技术研发人员：虞苏璞，张阳，谢强，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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