面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法技术

面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，属于运动规划技术领域。它包括以下步骤：1)通过对穿刺针刺人体组织后进行受力和运动分析，分别得到穿刺针在三维空间中的运动模型和刺入路径的空间变换模型；2)建立一个包括穿刺路径长度、穿刺误差和碰撞检测的多目标函数；3)基于所建立的目标优化函数，通过蜂群觅食策略粒子群优化算法进行参数调整，得到更优的穿刺参考路径；4)最后，采用回退进针的策略来减小整体的穿刺路径长度。本发明专利技术从整体的角度出发，提出一种新的基于蜂群觅食策略粒子群优化算法和融合针回退进针策略的路径规划方案，规划方案针对穿刺过程的穿刺误差、路径长度以及与组织的碰撞函数建立相关的目标优化函数，并且结合了蜂群觅食策略粒子群优化算法做进一步优化和采用回退进针策略。克服传统规划方法缺陷，能显著提高穿刺效率和对复杂环境的适应性和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人运动规划，面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法。

技术介绍

1、经皮介入诊疗是现代临床医学微创外科的重要组成部分，也是病理检查、局部麻醉、局部给药的重要手段。在实际临床穿刺操作过程中，医生往往需要使用ct或超声来观察穿刺针的位置，这使得医生直接暴露在辐射环境中，会对医生的健康造成一定的损害。另外，如果针尖在穿刺过程中遇到障碍物，医生只能通过调整针尾来改变针尖的位置。这种手术增加了对患者额外伤害的风险，也增加了患者在手术过程中的痛苦，延长了患者术后恢复的时间。

2、穿刺手术的难点在于：在有效避开路径中的神经、动脉、血管、骨骼等障碍物的前提下，准确到达病灶。近年来，针对医疗机器人的发展提出了各种控制和规划方法，但这些研究未能为复杂的穿刺问题提供有效的控制和路径规划方法。因此，如何设计机器人穿刺作业的自动路径规划方法就显得尤为重要。

3、现有的斜尖柔性穿刺针路径规划方法虽然在单目标靶点单障碍和单目标靶点多障碍环境下有较好的规划精度，但是对于在较为复杂环境情况下进行路径规划的能力并不强。另一方面，对于多目标靶本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于所述步骤2)中，穿刺针的运动模型的所有变量ξg＝[x,y,z,α,β,γ]T是基于世界坐标系，而对于针尖速度和旋转角速度则是基于针体坐标，具体由以下的公式进行推导：

3.根据权利要求1所述的面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于所述步骤3)中，将整条穿刺路径分为多段标准圆弧且由控制序列Θ＝((s1,θ1),(s2,θ2),...,(sn,θn))唯一确定，进一步假设：斜尖柔性穿刺...

【技术特征摘要】

1.面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于所述步骤2)中，穿刺针的运动模型的所有变量ξg＝[x,y,z,α,β,γ]t是基于世界坐标系，而对于针尖速度和旋转角速度则是基于针体坐标，具体由以下的公式进行推导：

3.根据权利要求1所述的面向穿刺针的蜂群觅食策略粒子群优化的路径规划方法，其特征在于所述步骤3)中，将整条穿刺路径分为多段标准圆弧且由控制序列θ＝((s1,θ1),(s2,θ2),...,(sn,θn))唯一确定，进一步假设...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘理洪，陈安康，刘忠，张丹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：