【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗器械，具体涉及一种骨科手术机器人系统。
技术介绍
1、髋关节置换术中，不论是执行磨骨操作还是执行打杯操作，均需要由操作者手动驱动机械臂运动，并还期望机械臂的末端的轴线在运动过程中与髋臼窝的中心轴线保持重合。然而，操作者手动驱动机械臂运动时，极易使机械臂的末端位置发生径向偏离而使得机械臂的末端的轴线偏离髋臼窝的轴线。不仅如此，操作者手动驱动机械臂运动时，机械臂的多个关节联动，每个关节均产生摩擦阻力，影响操作者的操作顺滑性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种骨科手术机器人系统，旨在在预定操作时可以自动地驱使机械臂运动，并使得机械臂的末端的轴线与目标轴线重合。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种骨科手术机器人系统，包括：
3、机械臂；
4、导航设备，至少包括骨靶标、工具靶标和定位器；所述骨靶标用于设置在具有第一目标物的解剖学结构上，所述工具靶标用于设置在所述机械臂的末端，所述定位器用于获取所述骨靶标和所述工具靶标的位姿；
5、触发元件，设置在预设位置，并用于接收触发信号；以及，
6、控制单元，与触发元件及所述定位器通信连接，并被配置用于在所述触发元件接收到所述触发信号时，接收所述骨靶标和所述工具靶标的位姿，且执行：
7、根据所述骨靶标的当前位姿获取所述第一目标物的当前位姿，以及根据所述工具靶标的当前位姿获取所述机械臂的末端的当前位姿；
8、根据所述第一目标物的当前位姿
9、基于判断结果规划所述机械臂的运动轨迹；以及，
10、控制所述机械臂按照所述运动轨迹运动，使得所述机械臂的末端沿所述第一目标物的轴线移动。
11、可选地，若所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，则控制单元至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述机械臂的第一运动轨迹，且控制所述机械臂按照所述第一运动轨迹运动；
12、若所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线不重合，则控制单元至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述机械臂的第二运动轨迹，且根据所述机械臂的末端的当前位姿和所述第一目标物的当前位姿获取所述机械臂的随动增量，并基于所述第二运动轨迹和所述随动增量获取所述机械臂的第三运动轨迹，且控制所述机械臂按照所述第三运动轨迹运动。
13、可选地，所述第一运动轨迹包括所述机械臂的关节在下一时刻的第一指令位置；
14、所述第二运动轨迹包括所述关节在下一时刻的第二指令位置，所述第二指令位置与所述第一指令位置相同；
15、所述第三运动轨迹包括所述关节在下一时刻的第三指令位置。
16、可选地，所述触发元件包括第一力监测元件，所述触发信号包括操作者施加于所述第一力监测元件上的第一作用力，所述第一作用力大于或等于第一预设值；
17、可选地，至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述关节在下一时刻的所述第一指令位置的步骤包括：
18、根据所述第一作用力和所述机械臂的末端的当前位姿规划所述机械臂的末端的规划笛卡尔速度和在下一时刻的规划笛卡尔位置；
19、根据所述机械臂的末端的当前位姿和所述规划笛卡尔位置得到所述机械臂的末端的第一位置偏差量；
20、基于所述第一位置偏差量获取第一补偿速度；
21、基于所述规划笛卡尔速度和所述第一补偿速度获取所述机械臂的末端的指令速度；
22、根据所述机械臂的末端的指令速度获取所述关节的指令速度；
23、基于所述关节的指令速度获取所述关节的第一指令位置。
24、可选地，至少根据所述机械臂的当前位姿规划所述关节在下一时刻的第一指令位置的步骤包括：
25、根据所述第一作用力计算所述机械臂的末端的规划笛卡尔速度；
26、获取目标点的位置，所述目标点是所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的当前轴线重合时的所述第一目标物的中心点；
27、根据所述机械臂的末端的当前位姿及所述目标点的位置，获取所述机械臂的末端与所述目标点之间的当前距离；
28、根据所述机械臂的末端的当前位姿、所述规划笛卡尔速度、以及所述当前距离规划所述机械臂的末端在下一时刻的目标位置；所述目标位置位于当前时刻的所述机械臂的末端的轴线上；
29、根据所述机械臂的末端在下一时刻的目标位置和所述机械臂的末端的当前位姿获取所述机械臂的末端的第二位置偏差量；
30、根据所述第二位置偏差量获取所述关节在下一时刻的第一指令位置。
31、可选地，在所述规划笛卡尔速度小于第二预设值，且所述第一作用力大于所述第一预设值时，所述规划笛卡尔速度随所述第一作用力的增大而匀速增大；在所述规划笛卡尔速度大于所述第二预设值且小于第三预设值时，所述规划笛卡尔速度随所述第一作用力的增大而变加速地增大；在所述规划笛卡尔速度等于所述第三预设值时，所述规划笛卡尔速度不随所述第一作用力的增大而增大；所述规划笛卡尔速度随所述第一作用力的减小而减小。
32、可选地，所述机械臂的末端连接有第二目标物，所述第二目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，所述第二目标物包括接触凸台，所述接触凸台用于与所述机械臂的末端接触；
33、所述骨科手术机器人系统还包括目标信息监测元件，所述目标信息监测元件设置在所述机械臂的末端或所述接触凸台上，并用于监测所述机械臂的末端与所述接触凸台之间的目标信息；
34、所述控制单元还与所述目标信息监测单元通信连接，并还执行：
35、获取所述机械臂的末端与所述第二目标物之间的目标信息，并判断所述目标信息是否符合预设条件，若是，则判断所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线是否重合。
36、可选地，获取所述随动增量的步骤包括：
37、获取当前时刻的所述机械臂的末端的轴线与所述第一目标物的轴线的径向位置偏差量；径向是与当前时刻的第一目标物的轴线垂直的方向；
38、获取当前时刻的所述机械臂的末端的轴线相对于所述第一目标物的轴线的姿态方向误差量；
39、基于所述径向位置偏差量和所述姿态方向误差量获取所述随动增量。
40、可选地，所述机械臂的末端连接有第三目标物，所述第三目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，且所述第三目标物与所述第一目标物相匹配；
41、所述控制单元还执行：
42、根据所述第一目标物的位姿规划虚拟安全边界；
43、根据所述机械臂的末端的当前位姿和所述虚拟安全边界的位置，判断所述第三目标物是否超出所述虚拟安全边界，若是，则至少锁定所述机械臂。
44、与现有技术相比，本专利技术的骨科手术机器人系统具有如下优点：
45、前述的骨科手术机器人系统包括机械臂、导航设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种骨科手术机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，若所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，则控制单元至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述机械臂的第一运动轨迹，且控制所述机械臂按照所述第一运动轨迹运动；
3.根据权利要求2所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述第一运动轨迹包括所述机械臂的关节在下一时刻的第一指令位置；
4.根据权利要求3所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述触发元件包括第一力监测元件，所述触发信号包括操作者施加于所述第一力监测元件上的第一作用力，所述第一作用力大于或等于第一预设值。
5.根据权利要求4所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述关节在下一时刻的所述第一指令位置的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，在所述规划笛卡尔速度小于第二预设值，且所述第一作用力大于第或等于所述第一预设值
8.根据权利要求1所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述机械臂的末端连接有第二目标物，所述第二目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，所述第二目标物包括接触凸台，所述接触凸台用于与所述机械臂的末端接触；
9.根据权利要求2所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，获取所述随动增量的步骤包括：
10.根据权利要求1所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述机械臂的末端连接有第三目标物，所述第三目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，且所述第三目标物与所述第一目标物相匹配；
...【技术特征摘要】
1.一种骨科手术机器人系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，若所述第一目标物的轴线与所述机械臂的末端的轴线重合，则控制单元至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述机械臂的第一运动轨迹，且控制所述机械臂按照所述第一运动轨迹运动；
3.根据权利要求2所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述第一运动轨迹包括所述机械臂的关节在下一时刻的第一指令位置；
4.根据权利要求3所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，所述触发元件包括第一力监测元件，所述触发信号包括操作者施加于所述第一力监测元件上的第一作用力，所述第一作用力大于或等于第一预设值。
5.根据权利要求4所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，至少根据所述机械臂的末端的当前位姿规划所述关节在下一时刻的所述第一指令位置的步骤包括：
6.根据权利要求4所述的骨科手术机器人系统，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的骨科手术机器人系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李自汉，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，李涛，
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：
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