手术机器人系统和可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种手术机器人系统和可读存储介质。手术机器人系统包括：连杆机构，连杆机构的近端与手术台车固定连接；固定件，用于分别与目标对象和连杆机构的远端连接；以及控制系统，控制系统可根据连杆机构和机械臂之间的映射关系和连杆机构监测到的目标对象的运动，控制机械臂做出与目标对象运动关联的运动，由此，实现手术过程中患肢的实时定位，并且能准确的识别患肢，还能有效的识别各种位姿下的患肢，提高患肢定位的准确性和有效性。提高患肢定位的准确性和有效性。提高患肢定位的准确性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人系统和可读存储介质


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种手术机器人系统和可读存储介质。

技术介绍

[0002]骨科手术机器人被广泛应用于各种骨科手术中，例如关节膝关节置换手术及脊柱手术。其中骨定位是一个非常重要的过程，如图1所示，现有骨定位方法为：在患者患肢1(如股骨和胫骨)打入骨针，骨针上安装光学定位标记2，光学相机3通过识别骨针上的光学定位标记2的空间坐标，实现对患者患肢1位姿的判断，从而引导骨科手术机器人的机械臂4移动和定位。这种方法因系统有众多光学定位标记(靶标)，各光学定位标记位姿不同，可能导致光学系统无法识别或识别精度不足。此外，随着患者患肢1的移动，患者患肢1上的光学定位标记在手术过程中可能被遮挡，导致系统无法定位。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种手术机器人系统和可读存储介质，可通过连杆机构监控目标对象的运动，进而使机械臂随动于目标对象的运动，实现手术过程中患肢的实时定位，提高手术的安全性、准确性和有效性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种手术机器人系统，包括手术台车以及安装于所述手术台车上的机械臂，还包括：
[0005]连杆机构，所述连杆机构的近端与所述手术台车固定连接；
[0006]固定件，所述固定件用于分别与目标对象和所述连杆机构的远端连接；以及，
[0007]控制系统，所述控制系统被配置为根据所述连杆机构与所述机械臂之间的映射关系，以及所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，控制所述机械臂做出与目标对象运动关联的运动。
[0008]可选地，所述连杆机构包括依次连接的六个关节，六个所述关节中的三个所述关节均为自转关节，另外的三个所述关节均为摆动关节，所述自转关节的转动轴线与所述摆动关节的转动轴线垂直。
[0009]可选地，所述固定件包括沿轴向分布且同轴设置的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部用于与所述目标对象连接，所述第二固定部用于与所述连杆机构的远端可拆卸地连接。
[0010]可选地，所述第二固定部的横向尺寸大于所述第一固定部的横向尺寸，所述第二固定部还用于限定所述固定件相对于所述目标对象和所述连杆机构的位置。
[0011]可选地，所述连杆机构的远端关节上同轴地连接杆状连接部，所述杆状连接部的远端用于与所述固定件可拆卸地连接。
[0012]可选地，所述控制系统还被配置为获取所述连杆机构和所述机械臂之间的映射关系，包括：
[0013]将所述连杆机构的远端与所述机械臂的末端工具点关联，以获取所述机械臂的末
端工具点在机械臂基坐标系的空间位姿，以及，获取所述连杆机构的远端在连杆基坐标系下的空间位姿，进而获取所述机械臂基坐标系和所述连杆基座标系的映射关系。
[0014]可选地，所述控制系统还被配置为按照以下方式控制所述机械臂做出与目标对象运动关联的运动，包括：
[0015]根据所述映射关系和所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，获取所述目标对象的位姿；
[0016]根据所述目标对象的位姿，识别所述目标对象的位姿变化，并将所述目标对象的位姿变化转换为所述机械臂的末端在所述机械臂基坐标系下的位姿偏差，进而根据所述机械臂的末端在所述机械臂基坐标系下的位姿偏差，控制所述机械臂运动至与目标对象运动关联的目标位置。
[0017]此外，基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种可读存储介质，其上存储有程序，当所述程序被执行时，执行一种定位方法，包括：
[0018]获取连杆机构和机械臂之间的映射关系；
[0019]通过所述连杆机构监测目标对象的运动，进而根据所述映射关系和所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，控制所述机械臂做出与目标对象运动关联的运动。
[0020]可选地，获取所述连杆机构和所述机械臂之间的映射关系，包括：
[0021]将所述连杆机构的远端与所述机械臂的末端工具点关联，以获取所述机械臂的末端工具点在机械臂基坐标系的空间位姿，以及，获取所述连杆机构的远端在连杆基坐标系下的空间位姿，进而获取所述机械臂基坐标系和所述连杆基座标系的映射关系。
[0022]可选地，根据所述映射关系和所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，控制所述机械臂做出与目标对象运动关联的运动，包括：
[0023]根据所述映射关系和所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，获取所述目标对象的位姿；
[0024]根据所述目标对象的位姿，识别所述目标对象的位姿变化，并将所述目标对象的位姿变化转换为所述机械臂的末端在所述机械臂基坐标系下的位姿偏差，进而根据所述机械臂的末端在所述机械臂基坐标系下的位姿偏差，控制所述机械臂运动至与目标对象运动关联的目标位置。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的手术机器人系统和可读存储介质具有如下优点：
[0026]以上的手术机器人系统在使用时，只要将连杆机构的近端与手术台车连接，连杆机构的远端与固定件连接，同时将固定件与目标对象(即患者患肢)直接或间接连接，即可通过连杆机构实时地监测患者患肢的运动，此时，患者患肢的运动直接表现为连杆机构上各个关节的运动，进而通过监测各个关节的转动角度，便可获得连杆机构的远端空间位置，而连杆机构的远端空间位置即对应于患者患肢的空间位置，由此便实现了患者患肢的定位。进而在手术过程中，手术机器人的控制系统又能基于识别到的患者患肢的空间位置，控制机械臂做出与目标对象运动关联的运动，从而将患者患肢的运动补偿至机械臂，使机械臂随动于患者患肢的运动。如此，实现手术过程中患者患肢的实时定位，并且能准确反馈患者患肢实际位置，还能有效的识别各种位姿下的患者患肢，从而可以提高手术的安全性、准确性和有效性。
附图说明
[0027]附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0028]图1是现有骨科手术机器人进行骨定位的场景操作图；
[0029]图2是本专利技术实施例手术机器人系统的结构示意图；
[0030]图3是本专利技术实施例将固定件直接固定于患处骨头上的结构放大示意图；
[0031]图4是本专利技术实施例将固定件直接固定于支撑架上的结构放大示意图；
[0032]图5是本专利技术实施例手术机器人系统的操作场景示意图；
[0033]图6是本专利技术实施例手术机器人系统基于连杆机构完成截骨手术的工作流程图；
[0034]图7a是本专利技术实施例患者躺于手术床上进行手术之前定位和固定的场景操作图；
[0035]图7b是本专利技术实施例直接在患者患肢上安装固定件的结构示意图；
[0036]图8是本专利技术实施例直接在支撑架上安装固定件的结构示意图；
[0037]图9a是本专利技术实施例直接在患者患肢上安装带有螺钉的固定件的安装示意图；
[0038]图9b是本专利技术实施例的带有螺钉和环形凸台的固定件的结构示意图；
[0039]图10是本专利技术实施例六自由度的连杆机构的结构示意图；
[004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，包括手术台车以及安装于所述手术台车上的机械臂，其特征在于，还包括：连杆机构，所述连杆机构的近端与所述手术台车固定连接；固定件，所述固定件用于分别与目标对象和所述连杆机构的远端连接；以及，控制系统，所述控制系统被配置为根据所述连杆机构与所述机械臂之间的映射关系和所述连杆机构监测到的所述目标对象的运动，控制所述机械臂做出与目标对象运动关联的运动。2.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述连杆机构包括依次连接的六个关节，六个所述关节中的三个所述关节均为自转关节，另外的三个所述关节均为摆动关节，所述自转关节的转动轴线与所述摆动关节的转动轴线垂直。3.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述固定件包括沿轴向分布且同轴设置的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部用于与所述目标对象连接，所述第二固定部用于与所述连杆机构的远端可拆卸地连接。4.如权利要求3所述的手术机器人系统，其特征在于，所述第二固定部的横向尺寸大于所述第一固定部的横向尺寸，所述第二固定部还用于限定所述固定件相对于所述目标对象和所述连杆机构的位置。5.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述连杆机构的远端关节上同轴地连接杆状连接部，所述杆状连接部的远端用于与所述固定件可拆卸地连接。6.如权利要求1所述的手术机器人系统，其特征在于，所述控制系统还被配置为获取所述连杆机构和所述机械臂之间的映射关系，包括：将所述连杆机构的远端与所述机械臂的末端工具点关联，以获取所述机械臂的末端工具点在机械臂基坐标系的空间位姿，以及，获取所述连杆机构的远端在连杆基坐标系下的空间位姿，进而获取所述机械臂基坐标系和所述连杆基座标系的映射关系。7.如权利要求6所述的手术机器人系统，其特征在于，所述控...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：苏州微创畅行机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：