一种手术机器人定位模拟的方法技术

本发明专利技术提供了一种手术机器人定位模拟的方法，该方法在手术机器人移动前，通过空间定位仪建立世界坐标系，获得参考架坐标系和机械臂坐标系的变换关系。在参考架坐标系中确定运动靶点，变换至机械臂坐标系获得手术机器人的运动目标点。通过定位模拟的方法先进行模拟运动，判断是否可以正常运动以及在运动的过程中是否会发生碰撞等异常，再进行手术机器人的运动。该方法保证了手术机器人运动的安全性和有效性。效性。效性。

【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人定位模拟的方法


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及手术机器人定位模拟的方法。

技术介绍

[0002]手术机器人作为一种医学辅助定位设备，能够为医生提供准确的术中定位，有效弥补了传统神经外科手术方式的不足，提高了手术质量。从临床应用情况可以看出，手术机器人的核心是使用图像对手术器械进行定位和引导，因此，手术机器人与图像引导空间的定位的精度、稳健性和便捷性直接影响了手术机器人的性能。
[0003]机械臂是手术机器人的核心部件，机械臂定位的准确与否直接决定了手术机器人的精准性。同时，机械臂定位和运动过程是否出现异常，能否到达指定的点，是评判手术机器人安全性和有效性的重要指标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种手术机器人定位模拟的方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：在手术机器人移动前，通过空间定位仪建立世界坐标系，获得参考架坐标系和机械臂坐标系的变换关系，在参考架坐标系中确定运动靶点，变换至机械臂坐标系获得手术机器人的运动目标点。通过定位模拟的方法先进行模拟运动，判断是否可以正常运动以及在运动的过程中是否会发生碰撞等异常，再进行手术机器人的运动。定位模拟示意图见图2。
[0006]本专利技术方法通过下述步骤实现：1. 参考架坐标系和机械臂坐标系的变换关系T
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。
[0007]首先，通过空间定位仪建立世界坐标系。
[0008]通过参考架建立参考架坐标系，将该坐标系定义为基准坐标系，在整个变换的过程中，参考架需要保持静止。参考架上安装4个可以被空间定位仪跟踪识别的反光球。通过空间定位仪的实时跟踪，可以获得参考架坐标系到世界坐标系的变换。
[0009]通过空间定位仪获得世界坐标系到机械臂坐标系的变换。
[0010]这样，通过空间定位仪就可以获得参考架坐标系到机械臂坐标系的变换T
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。
[0011]2. 计算机械臂运动目标点P
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及机械臂运动参数。
[0012]在参考架坐标系中确定机械臂运动的靶点P
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，通过变换T
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得到机械臂坐标系中的运动目标点P
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。同时，根据运动目标点P
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计算出机械臂各个关节的运动参数，包括各个关节运动的距离、方向及旋转的角度等参数。
[0013]3、机械臂定位模拟。
[0014]利用步骤2获得运动目标点P
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和机械臂各个关节的运动参数，模拟机械臂的运动过程并显示。
[0015]在模拟的过程中，主要判断机械臂是否可以正常到达运动目标点P
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，机械臂各
个关节运动过程中是否发生碰撞等异常情况。如发生异常，则重新选择靶点P
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，重复步骤2；若无异常，则机械臂可按照确定的目标点P
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进行运动。
附图说明
[0016]为了更清楚的说明本专利技术的技术方案，下面对技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
[0017]图1为本申请专利技术的手术机器人定位模拟的方法的流程图。
[0018]图2为本申请专利技术的手术机器人定位模拟的方法的示意图。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种手术机器人定位模拟的方法，结合具体实例进一步阐述该方法。
[0020]手术机器人主要是通过术前CT/MRI图像建立图像引导空间，然后与真实病人空间进行匹配。这样在真实病人空间的操作就可以实时的反应在图像引导空间中。同时，通过图像引导空间建立的手术机器人运动路径，就可以通过空间变换直接驱动手术机器人的机械臂进行空间定位。
[0021]具体实施如下：（1）利用术前的CT/MRI图像建立图像引导空间；（2）将参考架固定在真实病人的头架上建立真实病人空间，即参考架坐标系；（3）完成图像引导空间与真实病人空间的空间配准；以下是本专利技术提供的技术方案，（4）计算参考架坐标系与机械臂坐标系之间的变换；（5）在图像引导空间中建立一条规划路径，明确路径的起点、终点；（6）计算出在机械臂坐标系下的起点，同时计算机械臂各个关节的运动参数；（7）根据步骤（6）得到的起点坐标和机械臂运动参数进行定位模拟，判断机械臂是否可以正常到达起点，机械臂各个关节运动过程中是否发生碰撞等异常情况。如发生异常，则重新选择起点，重复步骤（5）、（6）；若无异常，则机械臂可按照选择的起点进行运动。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人定位模拟的方法，其特征是在手术机器人移动前，通过空间定位仪建立世界坐标系，获得参考架坐标系和机械臂坐标系的变换关系，在参考架坐标系中确定运动靶点，变换至机械臂坐标系获得手术机器人的运动目标点，通过定位模拟的方法先进行模拟运动，判断是否可以正常运动以及在运动的过程中是否会发生碰撞等异常，再进行手术机器人的运动。2.根据权利要求1所述，首先通过空间定位仪建立世界坐标系，同时，利用参考架建立参考架坐标系，通过空间定位仪获得参考架坐标系和机械臂坐标系的变换关系T
refference2robot
。3.根据权利要求1、2所述，在参考架坐标系中确定机械臂运动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安涌，刘东麟，
申请(专利权)人：上海复旦数字医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：