CN110200701A - 一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质 - Google Patents

一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110200701A
CN110200701A CN201910490120.7A CN201910490120A CN110200701A CN 110200701 A CN110200701 A CN 110200701A CN 201910490120 A CN201910490120 A CN 201910490120A CN 110200701 A CN110200701 A CN 110200701A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mark point
pilot pin
voltage
material layer
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910490120.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110200701B (zh
Inventor
肖秀京
游俊维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Mumuju Fir Robot Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Mumuju Fir Robot Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Mumuju Fir Robot Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Mumuju Fir Robot Technology Co Ltd
Priority to CN201910490120.7A priority Critical patent/CN110200701B/zh
Publication of CN110200701A publication Critical patent/CN110200701A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110200701B publication Critical patent/CN110200701B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B90/11Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/301Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/305Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/10Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
    • A61B2090/101Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis for stereotaxic radiosurgery

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质。该对位结构包括:定位针和标记点,所述标记点具有凸起面,所述定位针的下端设置有定位槽,所述定位槽的槽壁以及所述标记点的凸起面均为弧面,且所述定位槽的槽壁能够与所述标记点的凸起面贴合;所述定位针,用于在所述定位槽与所述标记点接触时,使所述标记点具有电压,并采集所述电压。对位时,定位针下端的定位槽与标记点的凸起面相贴合,二者之间为面接触,相比于现有技术中的点接触对位,对位更加容易,且对位精度更高。

Description

一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质
技术领域
本发明实施例涉及定位技术,尤其涉及一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质。
背景技术
随着机械臂技术的进步与成熟,机器人辅助的立体定向外科手术已经越来越普及。
辅助医疗机器人是将机械臂精确结合到立体定位方法中的医疗仪器,适用于脑组织活检术,射频/激光毁损术、深部脑刺激植入术、癫痫病灶定位的立体定向脑电电极植入、需要导航的开颅手术(肿瘤,癫痫病灶切除)神经内窥镜手术(错构瘤,脑囊肿,垂体瘤的切除等);主要使用步骤包括术前规划、配准注册等。在辅助医疗机器人的配准过程中,需要利用到机械臂上的定位针和多个标记点。然而,现有技术中利用定位针与标记点采用点接触方式进行配准,导致定位针与标记点不容易对位,且对位精度较低。
发明内容
本发明实施例提供一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质,以解决辅助医疗机器人的配准过程中存在对位难度大及对位精度低的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种对位结构,包括:定位针和标记点,所述标记点具有凸起面,所述定位针的下端设置有定位槽,所述定位槽的槽壁以及所述标记点的凸起面均为弧面,且所述定位槽的槽壁能够与所述标记点的凸起面贴合;
所述定位针,用于在所述定位槽与所述标记点接触时,使所述标记点具有电压,并采集所述电压。
第二方面,本发明实施例还提供了一种辅助医疗机器人,包括如本发明实施例所述的对位结构。
第三方面,本发明实施例还提供了一种标记点接触识别方法,包括:
通过所述定位针获取各个标记点的电压,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域;
基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
第四方面,本发明实施例还提供了一种定位系统,包括分析装置以及如本发明实施例所述的辅助医疗机器人;
所述辅助医疗机器人,用于驱动定位针分别与各个标记点相接触,其中,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域;
所述分析装置,用于通过所述定位针获取各个标记点的电压,基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
第五方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被控制器执行时实现如本发明实施例所述的标记点接触识别方法。
本发明实施例提供一种辅助医疗机器人对位结构,包括定位针和标记点,标记点具有凸起面,定位针的下端设置有定位槽,定位槽的槽壁以及标记点的凸起面均为弧面,且定位槽的槽壁能够与标记点的凸起面贴合。对位时,定位针下端的定位槽与标记点的凸起面相贴合,二者之间为面接触,相比于现有技术中的点接触对位,对位更加容易,且对位精度更高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种对位结构的结构示意图;
图2是本发明实施例一提供的一种对位结构能够实现多方位对位的示意图;
图3为本发明实施例二提供的一种标记点接触识别方法的流程图;
图4为本发明实施例二提供的一种标记点的结构示意图;
图5为本发明实施例三提供的一种定位系统的结构框图。
图中:
10-定位针;11-定位槽;20-标记点;30-第一极性材料层;40-第二极性材料层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
实施例一
如图1和图2所示,本实施例提供一种对位结构,包括定位针10和标记点20,标记点20具有凸起面,定位针10的下端设置有定位槽11,定位槽11的槽壁以及标记点20的凸起面均为弧面,且定位槽11的槽壁能够与标记点20的凸起面贴合。对位时,定位针10下端的定位槽11与标记点20的凸起面相贴合,二者之间为面接触,相比于现有技术中的点接触对位,对位更加容易,且对位精度更高。
进一步地,定位槽11的槽壁以及标记点20的凸起面均为球面的一部分,且定位槽11的槽壁的弧度小于标记点20的凸起面的弧度。通过上述结构设置,能够使定位槽11的槽壁只贴合标记点20的凸起面的一部分,从而使定位槽11的槽壁能够从多个方向与标记点20的凸起面相贴合,即定位槽11的槽壁能够在标记点20的凸起面的弧度范围内从任意方向与标记点20的凸起面进行贴合(参见图2),进一步降低了定位针10与标记点20之间的定位难度。优选地,标记点20的凸起面为球面的二分之一,即标记点20的凸起面为半球面,不仅能够保证标记点20放置时的稳定性,而且能够保证在标记点20提供最大的弧度范围;定位槽11的槽壁的截面为圆形,且其截面半径为标记点20对应的球面的半径的五分之二至五分之四。优选地,定位槽11的槽壁半径为标记点20对应的球面的半径的五分之三。
在本实施例中,定位针10的下部设置有第一极性材料层30和第二极性材料层40,第一极性材料层30和第二极性材料层40沿定位针10的周向间隔设置,且定位槽11的槽壁与标记点20的凸起面贴合时,第一极性材料层30和第二极性材料层40均能够与标记点20的凸起面接触;标记点20能够使第一极性材料和第二极性材料之间导通。例如,定位针10的本体可以由不导电材料制成,定位槽11的本体下端的定位槽11中涂覆有第一极性材料层30和第二极性材料层40,且两个极性材料层沿定位槽11的周向间隔设置。第一极性材料层30和第二极性材料层40与标记点20接触时,标记点20能够使第一极性材料30和第二极性材料40之间导通。或者,使标记点20接地,在定位针10的本体下端的定位槽11中设置导电材料层,实现定位槽11中的导电材料层与标记点20接触时,标记点20具有电压。或者,定位针10的本体可以由导电材料制成,使标记点20接地,实现定位槽11与标记点20接触时,标记点20具有电压。
对位时,当定位槽11的槽壁与标记点20的凸起面贴合后,第一极性材料层30和第二极性材料层40均与标记点20接触,从而第一极性材料层30和第二极性材料层40能够通过标记点20形成通路,从而形成电信号,辅助医疗机器人在接收到该电信号后会继续执行后续操作。
在本实施例中,第一极性材料层30和第二极性材料层40的下端均与定位针10的下端平齐,以确保定位槽11的槽壁在与标记点20的凸起面贴合时,第一极性材料层30和第二极性材料层40均能够与标记点20相接触。或者在其他实施例中,第一极性材料层30和第二极性材料层40的下端也可均突出于定位针10的下端,且第一极性材料层30和第二极性材料层40突出于定位针10的部分形成翻边,翻边可以朝向定位针10外侧延伸,也可以朝向定位针10内侧延伸,若朝向定位针10内侧延伸,那么翻边要覆盖在定位槽11的槽壁上,且第一极性材料层30的翻边和第二极性材料层40的翻边互不接触。
标记点20可以为导体材料制成,也可以是标记点20上覆盖有一层导体材料层,具体可根据需要进行设置。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种标记点接触识别方法的流程图,该方法可以由分析装置来执行,其中,该分析装置可由硬件和/或软件实现,一般集成在定位系统中。如图3所示,该方法包括:
步骤310、通过所述定位针获取各个标记点的电压。
其中,定位针可以设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,用于与标记点接触时,使标记点与电源和地连接,并将标记点上的电压传输至分析装置。需要说明的是,分析装置是具有逻辑运算及分析功能的芯片。例如,分析装置可以是CPU或PLC等。定位针与分析装置的设定引脚电连接。例如,定位针可以包括与电源电连接的非接地触点,以及与地电连接的接地触点。假设第一极性材料层与电源电连接(若将第一极性材料层等效为一个电阻,记为第一电阻,则在电路连接上,可以是第一材料层对应的第一电阻与电源之间串联有第二电阻),则将第一极性材料层标记为非接地触点。需要说明的是,非接地触点的末端还与分析装置的信号输入引脚电连接,用于将第一极性材料层采集的标记点上的电压传输给分析装置。相应的,第二极性材料层与地电连接,将第二极性材料层标记为接地触点。
定位针的具体类型可以有很多种,本申请实施例并不作具体限定。例如,定位针可以是探针。探针可以通过法兰连接至机械臂。可选的,探针通过法兰安装于机械臂的末端。另外,探针还可以直接连接到机械臂的末端。可选的,定位针还可以是导电夹、导电片或电极等等。
机械臂包括基座和多个依次连接的关节构成。该基座集成在辅助医疗机器人本体内,以使机械臂连接于医疗机器人本体上,并在医疗机器人的控制器的控制下进行运动。各个关节都包含电机和力学传感器(可以是扭矩传感器),距离基座最远的关节即为机械臂的末端,该距离基座最远的关节可以安装定位针或医疗器械(例如导丝、钻头或电极)。
病灶区域是包含病灶位置的区域。将标记点布设于病灶区域,可以通过标记点的坐标确定病灶位置。标记点又可称为基准点,是若干标记点贴于病人皮肤表面或固定在骨骼上的标记物。例如,标记点可以是自发光角点。又如,标记点可以是可反光的球状物。又如,标记点可以是磁定位标记物等。本发明实施例中,标记点为一体成型部件,所述标记点包括半球形的第一部和圆柱形的第二部;所述第一部为导体,用于在所述非接地触点和接地触点与所述标记点以任意角度相接触时,导通所述非接地触点与所述接地触点;所述第二部为绝缘体,所述标记点通过所述第二部布设于病灶区域。
需要说明的是,可以根据实际需要设置标记点的数量。例如,对于开颅手术,为了保证配准精度,可以将至少4个标记点布设于病灶区域。
图4为本发明实施例二提供的一种标记点的结构示意图,如图4所示,标记点包括具有弧形凸起面的第一部410和圆柱形的第二部420。例如,第一部410可以是半球形,相应的,定位针的下端的定位槽的槽壁的截面半径为标记点对应的球面的半径的五分之三。这样设计的好处在于,可以精确对位,即实现定位针的定位槽对应的球体的球心与标记点的半球面对应的球体的球心重合,而且不限制定位针和标记点的接触方向,从而不对定位针的接触位置形成限制。例如,定位针能在100°的锥角范围内以任意方向与标记点进行接触、贴合。
需要说明的是,不同标记点具有不同阻值,从而,可以通过不同阻值对应的电压区分不同的标记点。将标记点贴于病人的病灶区域。通常情况下,标记点上没有电压,在定位针与标记点接触之前,分析装置采集的定位针上的电压趋近于0。在定位针接触上标记点,该标记点通过定位针与电源和地电连接,标记点上有电流,由于每个标记点具有不同的电阻值,从而在标记点上产生不同的电压,分析装置采集定位针上的电压,以实现通过定位针获取各个标记点的电压。
步骤320、基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
本发明实施例中,标识信息是唯一标识标记点的信息。例如,可以是标记点的编号,或者标记点的名称等等。
本发明实施例中,预先设置电压与标记点的标识信息的对应关系。例如,可以分别使标记点接入不同的电源,获取非接地触点上的电压,记录标记点的标识信息与电压的对应关系。
示例性的,在分析装置获取辅助医疗机器人的机械臂的末端的定位针上的电压之后,判断该电压是否属于设定参考电压区间,若是,则提示定位针与标记点完成对位。基于预先设置的电压与标记点的标识信息的对应关系,确定与定位针相接触的标记点的标识信息。若该电压不属于设定参考电压区间,则不输出定位针与标记点完成对位的提示信息。
本实施例的技术方案,通过在辅助医疗机器人的机械臂的末端的定位针接触布设于病灶区域的标记点时,获取所述标记点的电压,再基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息,实现自动检测定位针与标记点是否对位成功,并在定位针与标记点接触时自动识别出该标记点的标识信息,避免人为目测定位针是否接触到标记点以及所接触的是哪个标记点而导致准确度不高且耗时较长的问题出现,提高了配准注册的准确度,缩短了配准注册的时间。
在上述技术方案的基础上,在基于所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息之后,还包括:获取机械臂坐标系中所述法兰的法兰位置坐标,根据所述法兰位置坐标对所述定位针进行末端校准,得到所述定位针的末端坐标。根据所述末端坐标确定机械臂坐标系中所述标记点的第一坐标,并基于所述标识信息获取影像空间坐标系中该标记点的第二坐标。基于各个标记点的所述第一坐标和第二坐标确定机械臂坐标与影像空间坐标的转换关系,其中,所述影像空间坐标是基于病灶区域的图像构建的影像空间模型中所述标记点的位置坐标。对病人的病灶区域进行三维图像建模。以病灶区域在头部为例,在病人的头部贴至少四个标记点,然后,扫描病人头部,以获得病人头部的影像信息。将病人的头部CT/MRI影像资料输入辅助医疗机器人的分析装置。通过分析装置进行三维重建形成病人的头颅模型,手术中将这些影像空间里面头颅模型上的标记点与现实空间里病人身上的标记点进行配准,在影像空间和现实空间(可以认为机械臂坐标系是现实空间下的坐标系)之间建立映射关系,实现人体上的某一解剖点在影像人体与现实人体之间的对应。从而,将辅助医疗机器人基于病人的影像信息构建的影像空间与真实环境有机地结合起来。医生在病人的头颅模型上规划出病灶靶区和手术入路点,将这些数据映射到现实空间,据此,可以指定立体定向机器人的手术作业任务,在此基础上规划出机器臂的运动轨迹,由于辅助医疗机器人可实现复杂路径下的精确定位和保持稳定的手术图像,提高了对病灶的定位精度,减少手术并发症,缩小手术禁区从而能进行精确的外科手术。
本发明实施例中,在确定与所述定位针接触的标记点的标识信息之后,获取机械臂坐标系中法兰位置坐标。通过法兰在机械臂的末端安装固定了定位针后,以法兰位置坐标为基准对定位针进行末端校准,即可获得定位针在各个时刻的末端坐标。在定位针的末端与标记点接触时,定位针的末端的坐标位置即为该标记点的坐标。此时,根据所述定位针的末端坐标确定机械臂坐标系中所述标记点的第一坐标,并基于所述标识信息获取影像空间坐标系中该标记点的第二坐标确定机械臂坐标系中所述标记点的第一坐标,并基于所述标识信息获取影像空间坐标系中该标记点的第二坐标。从而,基于各个标记点的所述第一坐标和第二坐标确定机械臂坐标与影像空间坐标的转换关系。这样设置的好处在于确定影像空间坐标系中的标记点与机械臂坐标系中的标记点的坐标转换关系,进而,可以基于各个标记点坐标计算出病灶位置坐标。
实施例三
需要说明的是,本发明实施例还提供了一种辅助医疗机器人,包括如实施例一所述的对位结构,并且该辅助医疗机器人采用如实施例二所述的标记点接触识别方法,实现自动判断定位针是否与标记点接触,以及与哪个标记点接触等功能。
图5为本发明实施例三提供的一种定位系统的结构框图。如图5所示,该定位系统包括分析装置及辅助医疗机器人(图5中仅画出了辅助医疗机器人的对位结构)。
所述辅助医疗机器人,用于驱动定位针分别与各个标记点相接触,其中,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域。
所述分析装置,用于通过所述定位针获取各个标记点的电压,基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
该系统包括:辅助医疗机器人的控制器510和位于所述辅助医疗机器人的机械臂的末端的定位针530(如包含A和B两种极性材料层),定位针通过导线ADC和Ground与分析装置的设定引脚电连接。例如,导线ADC与分析装置的信号输入引脚电连接,导线Ground与分析装置的地引脚电连接。此外,与导线ADC电连接的定位针的极性材料层还通过上拉电阻与电源电连接。
需要说明的是,标记点的数量并不作限定,本发明实施例中,标记点可以是4个,分别为Mark1,Mark2,Mark3和Mark4。
本发明实施例提供一种定位系统,通过辅助医疗机器人的机械臂使定位针分别接触布设于病灶区域的各个标记点,通过所述定位针获取各个标记点的电压,基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息,实现自动识别定位针与标记点是否对位成功,并在定位针与标记点对位成功时自动识别出该标记点的标识信息,避免人为目测定位针与标记点是否对位成功、以及所接触的是哪个标记点而导致准确度不高且耗时较长的问题出现,提高了配准注册的准确度,缩短了配准注册的时间。
本发明实施例中,所述分析装置具体用于:
将所述电压与设定参考电压区间进行匹配;
若所述电压属于所述设定参考电压区间,则确定所述定位针与所述标记点相接触;
基于预先设置的电压与标记点的标识信息的对应关系,确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
本发明实施例中,所述定位针通过法兰安装于所述机械臂的末端。
该定位系统还包括:
配准模块,用于在根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息之后,获取机械臂坐标系中所述法兰的法兰位置坐标,根据所述法兰位置坐标对所述定位针进行末端校准,得到所述定位针的末端坐标;
根据所述末端坐标确定机械臂坐标系中所述标记点的第一坐标,并基于所述标识信息获取影像空间坐标系中该标记点的第二坐标;
基于各个标记点的所述第一坐标和第二坐标确定机械臂坐标与影像空间坐标的转换关系,其中,所述影像空间坐标是基于病灶区域的图像构建的影像空间模型中所述标记点的位置坐标。
本发明实施例中,包括:
所述定位针的第一极性材料层或第二极性材料层中的一个与地电连接,另一个串联上拉电阻后与电源电连接,且与所述上拉电阻电连接的极性材料还与所述分析装置的信号输入端电连接。
本发明实施例中,可以复用分析装置的电源引脚为标记点供电。例如,如图5所示,分析装置的电源引脚Vcc串联设定阻值的上拉电阻后与定位针电连接。
若将各个标记点等效为不同的特征电阻,由于标记点的阻值不同,因此,与标记点等效的特征电阻的阻值也均不相同。对位结构中的定位针与每个标记点对位成功后,使特征电阻与辅助医疗机器人的分析装置形成一个分压网络回路。分析装置采集导线ADC上的电压。若该电压属于设定参考电压区间,则确定所述定位针与所述标记点相接触,即对位成功。由于不同特征电阻对应不同的电压,从而,分析装置可以根据所采集的电压识别不同的特征电阻,进而,识别出与定位针接触的是哪个标记点。
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质,所述计算机可执行指令在由计算机控制器执行时用于执行一种标记点接触识别方法,该方法包括:
通过所述定位针获取各个标记点的电压,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域;
基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的标记点接触识别方法中的相关操作.
通过以上关于实施方式的描述,所属领域的技术人员可以清楚地了解到,本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现,当然也可以通过硬件实现,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是,上述搜索装置的实施例中,所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (14)

1.一种对位结构,其特征在于,包括:定位针(10)和标记点(20),所述标记点(20)具有凸起面,所述定位针(10)的下端设置有定位槽(11),所述定位槽(11)的槽壁以及所述标记点(20)的凸起面均为弧面,且所述定位槽(11)的槽壁能够与所述标记点(20)的凸起面贴合;
所述定位针(10),用于在所述定位槽(11)与所述标记点(20)接触时,使所述标记点具有电压,并采集所述电压。
2.根据权利要求1所述的对位结构,其特征在于,所述定位槽(11)的槽壁以及所述标记点(20)的凸起面均为球面的一部分,且所述定位槽(11)的槽壁的弧度小于所述标记点(20)的凸起面的弧度。
3.根据权利要求2所述的对位结构,其特征在于,所述标记点(20)的凸起面为球面的二分之一,所述定位槽(11)的槽壁的截面半径为所述标记点对应的球面的半径的五分之二至五分之四。
4.根据权利要求3所述的对位结构,其特征在于,所述定位槽(11)的槽壁的截面的半径为所述标记点对应的球面的半径的五分之三。
5.根据权利要求1所述的对位结构,其特征在于,所述定位针(10)的下部设置有第一极性材料层(30)和第二极性材料层(40),所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)沿所述定位针(10)的周向间隔设置,且所述定位槽(11)的槽壁与所述标记点(20)的凸起面贴合时,所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)均能够与所述标记点(20)的凸起面接触;所述标记点(20)能够使所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)之间导通。
6.根据权利要求5所述的对位结构,其特征在于,所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)的下端均与所述定位针(10)的下端平齐。
7.根据权利要求5所述的对位结构,其特征在于,所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)的下端均突出于所述定位针(10)的下端,且所述第一极性材料层(30)和所述第二极性材料层(40)突出于所述定位针(10)的部分形成翻边。
8.根据权利要求5所述的对位结构,其特征在于,所述标记点(20)由导体材料制成或者所述标记点(20)上覆盖有一层导体材料层。
9.一种辅助医疗机器人,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的对位结构。
10.一种标记点接触识别方法,其特征在于,包括:
通过定位针获取各个标记点的电压,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域;
基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
11.根据权利要求10所述的标记点接触识别方法,其特征在于,基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息,包括:
将所述电压与设定参考电压区间进行匹配;
若所述电压属于所述设定参考电压区间,则确定所述定位针与所述标记点相接触;
基于预先设置的电压与标记点的标识信息的对应关系,确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
12.根据权利要求10所述的标记点接触识别方法,其特征在于,所述定位针通过法兰安装于所述机械臂的末端;
在根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息之后,还包括:
获取机械臂坐标系中所述法兰的法兰位置坐标,根据所述法兰位置坐标对所述定位针进行末端校准,得到所述定位针的末端坐标;
根据所述末端坐标确定机械臂坐标系中所述标记点的第一坐标,并基于所述标识信息获取影像空间坐标系中该标记点的第二坐标;
基于各个标记点的所述第一坐标和第二坐标确定机械臂坐标与影像空间坐标的转换关系,其中,所述影像空间坐标是基于病灶区域的图像构建的影像空间模型中所述标记点的位置坐标。
13.一种定位系统,其特征在于,包括分析装置以及如权利要求9所述的辅助医疗机器人;
所述辅助医疗机器人,用于驱动定位针分别与各个标记点相接触,其中,所述定位针设置于辅助医疗机器人的机械臂的末端,至少一个标记点布设于病灶区域;
所述分析装置,用于通过所述定位针获取各个标记点的电压,基于所述电压判断所述定位针是否与所述标记点接触,并根据所述电压确定与所述定位针接触的标记点的标识信息。
14.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被分析装置执行时实现如权利要求10-12中任一所述的标记点接触识别方法。
CN201910490120.7A 2019-06-06 2019-06-06 一种定位系统、机器人、接触识别方法及介质 Active CN110200701B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910490120.7A CN110200701B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 一种定位系统、机器人、接触识别方法及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910490120.7A CN110200701B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 一种定位系统、机器人、接触识别方法及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110200701A true CN110200701A (zh) 2019-09-06
CN110200701B CN110200701B (zh) 2021-02-26

Family

ID=67791310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910490120.7A Active CN110200701B (zh) 2019-06-06 2019-06-06 一种定位系统、机器人、接触识别方法及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110200701B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102362808A (zh) * 2011-10-19 2012-02-29 汤日波 具有电生理标测、三维定位功能的心肌活检系统
CN103292821A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 深圳光启创新技术有限公司 一种导航装置及定位装置
CN104055493A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 美盛医电股份有限公司 测量装置以及测量系统
CN104605940A (zh) * 2012-07-03 2015-05-13 库卡实验仪器有限公司 手术器械组、特别是机器人引导的手术器械的传动器组和手术器械
CN105559885A (zh) * 2015-12-16 2016-05-11 北京柏惠维康科技有限公司 医疗导航中坐标点标记系统
CN108420529A (zh) * 2018-03-26 2018-08-21 上海交通大学 基于电磁定位技术和术中图像引导的手术导航仿真方法
US20190000372A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-03 Spine Align, Llc Intraoperative alignment assessment system and method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102362808A (zh) * 2011-10-19 2012-02-29 汤日波 具有电生理标测、三维定位功能的心肌活检系统
CN103292821A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 深圳光启创新技术有限公司 一种导航装置及定位装置
CN104605940A (zh) * 2012-07-03 2015-05-13 库卡实验仪器有限公司 手术器械组、特别是机器人引导的手术器械的传动器组和手术器械
CN104055493A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 美盛医电股份有限公司 测量装置以及测量系统
CN105559885A (zh) * 2015-12-16 2016-05-11 北京柏惠维康科技有限公司 医疗导航中坐标点标记系统
US20190000372A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-03 Spine Align, Llc Intraoperative alignment assessment system and method
CN108420529A (zh) * 2018-03-26 2018-08-21 上海交通大学 基于电磁定位技术和术中图像引导的手术导航仿真方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110200701B (zh) 2021-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110461227B (zh) 通过电气自感测的体内探针导航
CN103140184B (zh) 用于自适应射频消融的温度反馈系统
Grimson et al. Clinical experience with a high precision image-guided neurosurgery system
EP2068716B1 (en) Systems for three-dimensional ultrasound mapping
US20180078173A1 (en) Devices and Methods for Catheter Localization
EP2473130B1 (en) Combination localization system
EP2124735B1 (en) Integrated surgical navigational and neuromonitoring system having automated surgical assistance and control
CN103354730A (zh) 用于诊断心律失常和引导导管治疗的系统和方法
CN112617842A (zh) 3d心内活动演示
WO2016181320A1 (en) Fiducial marking for image-electromagnetic field registration
US20080021311A1 (en) Method for automatically identifying instruments during medical navigation
US11786307B2 (en) Visualization and manipulation of results from a device-to-image registration algorithm
AU2018201221A1 (en) 3-d electrophysiology heart simulation system and related methods
CN101594830A (zh) 手术导航和神经监视器械
AU2008209359A1 (en) Method and apparatus for coordinated display of anatomical and neuromonitoring information
AU2008209352A1 (en) Integrated surgical navigational and neuromonitoring system
CN105559746A (zh) 采用心内信号的对准标测图
CN102118994A (zh) 用于标测结构的方法和设备
JP2019195609A (ja) 高度な自動デバイス画像間の位置合わせのための自動画像クロップ
US11707259B2 (en) Wireless needle guidance using encoder sensor and encoder scale to achieve positional sensing between movable components
US12023143B2 (en) Structure masking or unmasking for optimized device-to-image registration
Cash et al. Incorporation of a laser range scanner into an image-guided surgical system
Penza et al. Vision-guided autonomous robotic electrical bio-impedance scanning system for abnormal tissue detection
US10098564B2 (en) Method, system and apparatus for tracking cortical stimulator locations
CN110200701A (zh) 一种对位结构、机器人、接触识别方法、定位系统及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant