面向手术穿刺针的智能粒子群优化的路径规划方法技术

本发明专利技术涉及运动规划技术领域，公开了面向手术穿刺针的智能粒子群优化的路径规划方法，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，通过自适应粒子群优化算法进行参数调整，得到更优的穿刺参考路径。本发明专利技术从整体的角度出发，提出一种新的基于智能粒子群算法的路径规划方案，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，并且结合了智能粒子群算法做进一步优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人运动规划，具体涉及面向手术穿刺针的智能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、现有的路径规划方法虽然可以处理少数路径规划问题，但仍然存在对复杂环境适应性差、规划精度低等问题。针对上述问题，有必要对智能运动规划算法在穿刺手术中的应用进行研究，以提高复本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.面向手术穿刺针的智能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所述的面向手术穿刺针的智能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所述的面向手术穿刺针的智能粒子群优化的路径规划方法，其特征在于所述步骤4.3)中，采用智能粒子群算法进行更新，具体的步骤如下：

【技术特征摘要】

1.面向手术穿刺针的智能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所述的面向手术穿刺针的智能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...

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