一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本公开实施例涉及一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质，其中，机器人设置刀具，机器人的机械臂末端固定一台结构光相机，方法包括：控制结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集得到点云集合；对点云集合进行处理得到世界坐标系下的目标点云集合；获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点；从目标点云集合中获取与刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点；基于刀具位置坐标点、第一坐标点和第二坐标点进行计算得到第一距离和第二距离，并基于第一距离和第二距离生成控制指令控制刀具运动。采用上述技术方案，基于结构光相机实时获取用户体表信息，并利用光线追踪法实现检测用户皮肤软组织并防止刀具碰撞到用户。止刀具碰撞到用户。止刀具碰撞到用户。

【技术实现步骤摘要】
一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质


[0001]本公开涉及智能外科
，尤其涉及一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]通常，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，其用途广泛，在临床外科上有大量的应用。外科医生可以远离手术台操纵机器进行手术，完全不同于传统的手术概念，在世界微创外科领域是当之无愧的革命性外科手术工具。
[0003]相关技术中，在刀具接近目标体的时候，并没有考虑是否会碰到包裹着骨头的皮肤以及软组织。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种医用手术机器人控制方法、装置、设备及介质。
[0005]本公开实施例提供了一种医用手术机器人控制方法，在机器人上设置刀具，以及所述机器人的机械臂末端固定一台结构光相机，所述方法包括：
[0006]控制所述结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集，得到点云集合；
[0007]对所述点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合；
[0008]获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点；
[0009]从所述目标点云集合中获取与所述刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点；
[0010]基于所述刀具位置坐标点、所述第一坐标点和所述第二坐标点进行计算，得到第一距离和第二距离，并基于所述第一距离和所述第二距离生成控制指令，以基于所述控制指令控制所述刀具运动。
[0011]本公开实施例还提供了一种医用手术机器人控制装置，在机器人设置刀具，以及所述机器人的机械臂末端固定一台结构光相机，所述装置包括：
[0012]采集模块，用于控制所述结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集，得到点云集合；
[0013]处理模块，用于对所述点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合；
[0014]第一获取模块，用于获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点；
[0015]第二获取模块，用于从所述目标点云集合中获取与所述刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点；
[0016]计算模块，用于基于所述刀具位置坐标点、所述第一坐标点和所述第二坐标点进行计算，得到第一距离和第二距离；
[0017]生成模块，用于基于所述第一距离和所述第二距离生成控制指令，以基于所述控制指令控制所述刀具运动。
[0018]本公开实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现如本公开实施例提供的医用手术机器人控制方法。
[0019]本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如本公开实施例提供的医用手术机器人控制方法。
[0020]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：本公开实施例提供的医用手术机器人控制方案，在机器人上设置刀具，以及所述机器人的机械臂末端固定一台结构光相机，控制结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集，得到点云集合，对点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合，获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点，从目标点云集合中获取与刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点，基于刀具位置坐标点、第一坐标点和第二坐标点进行计算，得到第一距离和第二距离，并基于第一距离和第二距离生成控制指令，以基于控制指令控制刀具运动。采用上述技术方案，基于结构光相机实时获取用户体表信息，并利用光线追踪法实现检测用户皮肤软组织并防止刀具碰撞到用户。
附图说明
[0021]结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
[0022]图1为本公开实施例提供的一种医用手术机器人控制方法的流程示意图；
[0023]图2为本公开实施例提供的另一种医用手术机器人控制方法的流程示意图；
[0024]图3为本公开实施例提供的一种医用手术机器人控制装置的结构示意图；
[0025]图4为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0027]应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
[0028]本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
[0029]需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
[0030]需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域
技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
[0031]本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
[0032]图1为本公开实施例提供的一种医用手术机器人控制方法的流程示意图，该方法可以由医用手术机器人控制装置执行，其中该装置可以采用软件和/或硬件实现，一般可集成在电子设备中。如图1所示，该方法包括：
[0033]步骤101、控制结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集，得到点云集合。
[0034]在本公开实施例中，在机器人上设置刀具，以及机器人的机械臂末端固定一台结构光相机。
[0035]具体地，在机械臂末端固定一台结构光相机，并控制结构光相机实时获取用户体表点云数据，即点云集合。
[0036]步骤102、对点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合。
[0037]在本公开实施例中，获取的点云集合是相机坐标系下的三维点云坐标，需要将其转换到世界坐标系下的目标点云集合；在一些实施方式中，获取手眼标定矩阵，并基于点云集合和手眼标定矩阵进行计算，得到机械臂基座坐标系的点云集合，基于机械臂基座到世界坐标系转换矩阵对机械臂基座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医用手术机器人控制方法，其特征在于，在机器人上设置刀具，以及所述机器人的机械臂末端固定一台结构光相机，所述方法包括：控制所述结构光相机对包括皮肤的目标区域进行采集，得到点云集合；对所述点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合；获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点；从所述目标点云集合中获取与所述刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点；基于所述刀具位置坐标点、所述第一坐标点和所述第二坐标点进行计算，得到第一距离和第二距离，并基于所述第一距离和所述第二距离生成控制指令，以基于所述控制指令控制所述刀具运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述点云集合进行处理，得到世界坐标系下的目标点云集合，包括：获取手眼标定矩阵，并基于所述点云集合和所述手眼标定矩阵进行计算，得到机械臂基座坐标系的点云集合；基于机械臂基座到世界坐标系转换矩阵对所述机械臂基座坐标系的点云集合进行计算，得到所述世界坐标系下的目标点云集合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预配准的三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点，包括：建立所述目标点云集合和所述三维骨面模型的八叉树模型；基于所述八叉树模型获取所述三维骨面模型上与刀具位置坐标点距离最小的第一坐标点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述目标点云集合中获取与所述刀具位置坐标点距离最小的第二坐标点，包括：将所述目标点云集合中所有目标点云分别和刀具位置坐标点进行计算，得到多个距离；从所述多个距离中获取距离最小对应的目标点云作为所述第二坐标点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述刀具位置坐标点、所述第一坐标点和所述第二坐标点进行计算，得到第一距离和第二距离，包括：计算所述刀具位置坐标点和所述第一坐标点的第一射线；将所述刀具位置坐标点和所述第一射线进行点乘处理，得到第一数值；在所述第一数值小于预设的第一阈值的情况下，计算所述刀具位置坐标点和所述第二坐标点的第二射线；将所述刀具位置坐标点和所述第二射线进行点乘处理，得到第二数值；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡尊亭，谭润菲，吴斌，刘凤芹，
申请(专利权)人：北京纳通医用机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：