一种医用超声定位机器人及位置标定方法技术

本发明专利技术公开了一种医用超声定位机器人及位置标定方法，将超声探头及标定椎体通过法兰安装在机械臂的执行末端，基于机械臂的基座建立世界坐标系，通过机械臂带动标定椎体的尖端碰触固定好的参考针尖盘上的针尖，通过坐标转换得到所需针尖在世界坐标系下的坐标；然后利用标定仿体将针尖包裹，利用机械臂携带超声探头对针尖进行扫查，获得至少3个针尖在图像坐标系中的坐标，利用针尖在图像坐标系中的坐标和针尖在世界坐标系中的坐标对图像坐标系与超声探头坐标系之间的坐标变换矩阵进行解算，从而得到世界坐标系和图像坐标系之间的转换关系，完成标定。该标定方法具有准确、快速、标准化的特点，在医用超声定位机器人中具有巨大应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种医用超声定位机器人及位置标定方法


[0001]本专利技术属于医疗设备领域，涉及一种医用超声机器人标定技术，具体涉及一种医用超声定位机器人及位置标定方法。

技术介绍

[0002]超声扫查诊断是医疗领域中一种应用广泛的诊断方法，近年来，随着超声成像技术的不断进步和相关医疗手段的高速发展，使得采用机器人辅助进行超声定位的诊疗方式取得了广泛的应用前景，例如，超声穿刺机器人可以实现在狭小地手术空间内根据超声图像灵活准确地控制穿刺针的入针角度、深度和姿态，可以显著提高手术精度，减小手术创伤。为了能够使穿刺针精准达到预计位置，标定就成了医用超声定位机器人工作前最为重要地一步。
[0003]医用超声定位机器人的标定关键是超声图像与实际绝对坐标之间的标定，即通过空间转换矩阵，使超声图像中的任意一个点都能映射到实际的世界坐标系中。目前现有的标定方法主要采用光学参考架、磁性标定装置或其他传感器，这些标定方式可以较为准确地在实际标定装置中完成需要的标定，但都没有解决从实际装置到超声图像的标定问题，且些装置大多规格不统一，标定过程繁杂，且有些标定系统体积庞大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医用超声定位机器人的位置标定方法，采用的标定装置包括机械臂、参考针尖盘、标定椎体、标定仿体、法兰以及超声扫查装置，所述参考针尖盘上设有多个用于标定的针尖，其特征在于，位置标定方法包括以下步骤：S1：搭建标定装置，将标定椎体和超声扫查装置的超声探头通过法兰安装在机械臂的执行末端，在整个标定过程中，参考针尖盘与机械臂的基座保持相对位置不变；S2：建立基于机械臂基座的世界坐标系和基于机械臂末端的机械臂末端坐标系，对于参考针尖盘上的一个针尖，控制机械臂末端法兰上的标定椎体尖端与之触碰；通过坐标变换计算出针尖在机械臂末端坐标系下的坐标，然后通过机械臂正向运动学和关节角度算出世界坐标系和机械臂末端坐标系之间的转换矩阵；利用该转换矩阵计算触碰的针尖在世界坐标系下的坐标；S3：重复步骤S2多次得到参考针尖盘上其他所需针尖在世界坐标系下的坐标或者通过对参考针尖盘的几何尺寸计算获取其他所需针尖在世界坐标系下的坐标；S4：用标定仿体包裹住参考针尖盘，通过超声探头扫查，获取参考针尖盘中针尖在超声图像中的位置，建立基于超声图像的图像坐标系，通过已知的像素对应实际距离，计算出针尖在图像坐标系下的坐标；S5：通过设未知数来表达世界坐标系到图像坐标系的变换矩阵，以参考针尖盘中每个针尖的图像坐标乘以变换矩阵，列式表达出在世界坐标系下的坐标，并与步骤S2中得到的坐标相等，多个针尖能列出多组的方程式组，从方程式组中求解出变换矩阵中的未知数，从而得到世界坐标系到图像坐标系的变换矩阵，完成标定。2.根据权利要求1所述医用超声定位机器人的位置标定方法，其特征在于：所述标定椎体采用可拆卸结构安装在法兰上，在标定过程中，保持标定椎体与超声探头相对位置不变，标定结束后拆除标定椎体，医用超声定位机器人即能投入使用。3.根据权利要求1所述医用超声定位机器人的位置标定方法，其特征在于：步骤S2中，通过关节运动改变机械臂姿态，使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼，赵富强，雷自伟，李梦德，周睿，李祥利，
申请(专利权)人：武汉大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：