【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及手术机器人的，尤其涉及一种患者台车摆位时防激光遮挡方法及系统。
技术介绍
1、腹腔镜机器人手术系统是一种结合了腹腔镜技术和机器人技术的先进医疗设备。这种系统通常包括一个机器人辅助的外科手术系统，允许外科医生通过控制台对机器人进行远程操作，进行腹腔内的精确而灵活的手术。腹腔镜机器人手术系统相对于传统的开放手术或腹腔镜手术具有一些显著的优势，这些优势包括：
2、(1)精确性：机器人手术系统提供了高度的精确性，外科医生可以进行微小而复杂的手术操作。机器人手臂的稳定性和精确的运动学控制有助于减少手术误差。
3、(2)三维视觉：机器人手术系统配备了先进的三维视觉系统，使外科医生能够在手术区域获得更清晰的视觉信息。这有助于更准确地识别解剖结构，提高手术安全性。
4、(3)小创伤手术：腹腔镜机器人手术通常采用小孔手术，减小了手术创伤。这有助于降低患者的疼痛感、缩短术后恢复时间，并减少术后并发症的风险。
5、(4)手术视野扩展：机器人手术系统的柔性手臂和三维视觉系统使得外科医生能够进入难以到达的区域，获得更广阔的手术视野。
6、(5)远程操作：外科医生可以通过控制台进行远程操作，这意味着手术不受地理位置的限制。这种远程操作的能力可以使得专业的医疗团队能够提供服务，即使患者和外科医生不在同一地点。
7、(6)减少患者住院时间：小创伤手术和更快的术后恢复通常可以减少患者的住院时间，提高手术的效率。
8、(7)更好的人体工程学：机器人手术系统设计考虑到外
9、这些优势使得腹腔镜机器人手术系统在许多外科领域中越来越受欢迎，为患者提供更安全、更精确的手术治疗。
10、如图1所示，腹腔镜手术机器人系统的患者台车由大立柱、吊杆、吊盘、和四条手术操作臂组成。大立柱是患者台车的主要支撑结构之一，通常连接到手术室的地板或天花板，提供整个系统的稳定性和支持。吊杆通过大立柱的调节，可以调整高度，以适应不同患者的身高和手术需求。吊盘悬挂在吊杆上，用于承载和支持手术操作器械或摄像设备。吊盘的位置可以通过吊杆的调整而改变，以满足特定手术区域的需求。四条手术操作臂通过吊盘悬挂并与患者台车相连接。手术操作臂具有关节和运动系统，允许外科医生通过控制台远程操作这些臂，进行精确而灵活的手术操作。
11、在吊盘上有垂直向下发射的十字激光用于指导手术摆位。腹腔镜手术机器人系统患者台车套好无菌套之后，需要将患者台车推动到手术床旁，患者台车吊盘上十字激光中心需要对齐病人放置腹腔镜的切口。当套无菌时，如图2所示，四条手术操作臂中的任意一条的连杆都可能阻挡激光的十字，影响后续台车的定位。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种患者台车摆位时防激光遮挡方法及系统，使用机器人运动学算法确定激光与手术操作臂中各个连杆的相对位置来进行激光遮挡检测，高效、精准、稳定性高，并提供两种遮挡检测算法，能够实时准确的检测激光是否被阻挡。
2、本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种患者台车摆位时防激光遮挡方法，包括以下步骤：
4、s1：基于患者台车的手术操作臂的若干关节建立若干关节坐标系，并确定若干所述关节坐标系之间的坐标转换矩阵；
5、s2：基于所述关节坐标系和所述坐标转换矩阵，计算所述手术操作臂的连杆中关键点在吊盘坐标系下的位置；
6、s3：基于所述连杆的所述关键点，判断所述连杆是否遮挡从吊盘上垂直向下发射的十字激光。
7、进一步地，在步骤s1中，基于所述患者台车的所述手术操作臂的若干所述关节建立若干所述关节坐标系，具体为：
8、从所述手术操作臂的基座到末端依次包括小横梁旋转关节、小横梁平移关节、小竖臂平移关节、小竖臂旋转关节、冗余关节、偏航关节、俯仰关节、第一连杆、以及包括第二连杆、第三连杆和第四连杆在内的平行四边形传动机构，同时所述手术操作臂通过所述小横梁旋转关节与所述患者台车的所述吊盘连接；
9、建立作为所述吊盘坐标系的关节坐标系t0，所述关节坐标系t0与所述吊盘固结，激光的发射直线的方向是所述关节坐标系t0的z轴正方向；
10、建立关节坐标系t1，所述关节坐标系t1与所述小横梁旋转关节固结；
11、建立关节坐标系t2，所述关节坐标系t2与所述小横梁平移关节固结；
12、建立关节坐标系t3，所述关节坐标系t3与所述小竖臂平移关节固结；
13、建立关节坐标系t4，所述关节坐标系t4与所述小竖臂旋转关节固结；
14、建立关节坐标系t5，所述关节坐标系t5与所述冗余关节固结；
15、建立关节坐标系t6，所述关节坐标系t6与所述偏航关节固结；
16、建立关节坐标系t7，所述关节坐标系t7与所述第四连杆固结。
17、进一步地，在步骤s1中，确定若干所述关节坐标系之间的所述坐标转换矩阵，具体为：
18、采用mdh方法确定相邻的所述关节坐标系之间的齐次变换矩阵作为所述坐标转换矩阵；
19、对于每个所述操作臂的每一个关节，定义mdh参数，包括：
20、ai：沿zi-1轴的位移，表示所述手术操作臂关节对应连杆的长度；
21、αi：绕xi-1轴的旋转角度，表示所述手术操作臂关节对应连杆的旋转；
22、di：沿xi轴的位移，表示相邻坐标系之间的位移；
23、θi：沿zi轴的旋转角度，表示相邻坐标系之间的旋转；
24、对于每个关节坐标系，使用所述mdh参数构建相邻的所述关节坐标系之间的所述齐次变换矩阵，第i-1个到i个所述关节坐标矩阵所述齐次变换矩阵表示为：
25、
26、其中，ai、αi、di、θi为第i个所述关节坐标系的所述mdh参数；
27、第i个所述关节坐标系到所述关节坐标系t0的总变换矩阵为：
28、
29、其中为第i个所述关节坐标系到所述关节坐标系t0的总变换矩阵。
30、进一步地，在步骤s2中，基于所述关节坐标系和所述坐标转换矩阵，计算所述手术操作臂的所述连杆中所述关键点在所述吊盘坐标系下的位置，具体为：
31、定义所述第一连杆的起始点为关键点a，所述第一连杆与所述第二连杆的连接点为关键点b，所述第二连杆与所述第三连杆的连接点为关键点c，所述第三连杆的终端点为关键点d，所述第四连杆的两端点分别为关键点e和关键点f；
32、所述关键点a在所述吊盘坐标系下的坐标由所述关节坐标系t0到所述关节坐标系t6的转换得到；
33、所述第二连杆、所述第三连杆和所述第四连杆的传动遵循平行四边形传动方式，所述关键点b、所述关键点c、所述关键点d、所述关键点e和所述关键点f在所述吊盘坐标系下的坐标由所述关节坐标系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤S1中，基于所述患者台车的所述手术操作臂的若干所述关节建立若干所述关节坐标系，具体为：
3.根据权利要求2所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤S1中，确定若干所述关节坐标系之间的所述坐标转换矩阵，具体为：
4.根据权利要求3所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤S2中，基于所述关节坐标系和所述坐标转换矩阵，计算所述手术操作臂的所述连杆中所述关键点在所述吊盘坐标系下的位置，具体为：
5.根据权利要求2所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤S3中，基于所述连杆的所述关键点，判断所述连杆是否遮挡从吊盘上垂直向下发射的所述十字激光，具体为：
6.根据权利要求5所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，所述遮挡判定算法，具体为：
7.根据权利要求5所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，所述遮挡判定算法，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤s1中，基于所述患者台车的所述手术操作臂的若干所述关节建立若干所述关节坐标系，具体为：
3.根据权利要求2所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤s1中，确定若干所述关节坐标系之间的所述坐标转换矩阵，具体为：
4.根据权利要求3所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤s2中，基于所述关节坐标系和所述坐标转换矩阵，计算所述手术操作臂的所述连杆中所述关键点在所述吊盘坐标系下的位置，具体为：
5.根据权利要求2所述的患者台车摆位时防激光遮挡方法，其特征在于，在步骤s3中，基于所述连杆的所述关键点，判断所述连杆是否遮挡从吊盘上垂...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕文尔，张凯，王少白，赵培文，方飞都，方平进，
申请(专利权)人：上海卓昕医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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