CN112957125B - 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置 - Google Patents

一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112957125B
CN112957125B CN202110143688.9A CN202110143688A CN112957125B CN 112957125 B CN112957125 B CN 112957125B CN 202110143688 A CN202110143688 A CN 202110143688A CN 112957125 B CN112957125 B CN 112957125B
Authority
CN
China
Prior art keywords
surgical
micro
space
instruments
arm
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.)
Active
Application number
CN202110143688.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112957125A (zh
Inventor
王伟
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.)
Harbin Sagebot Intelligent Medical Equipment Co Ltd
Original Assignee
Harbin Sagebot Intelligent Medical Equipment 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 Harbin Sagebot Intelligent Medical Equipment Co Ltd filed Critical Harbin Sagebot Intelligent Medical Equipment Co Ltd
Priority to CN202110143688.9A priority Critical patent/CN112957125B/zh
Priority to EP21924032.2A priority patent/EP4289379A1/en
Priority to PCT/CN2021/093787 priority patent/WO2022166024A1/zh
Publication of CN112957125A publication Critical patent/CN112957125A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112957125B publication Critical patent/CN112957125B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/108—Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置，包括：获取设置的微创切口位置和手术区域位置；根据微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；根据手术区域位置分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标。本发明通过微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案，并计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标。医护人员通过观察性能指标可以直观地分析多种手术臂关节的初始位置方案的优劣，因此，该方法一方面可以减轻医护人员的工作负担，另一方面可以快速完成手术机器人辅助微创手术的术前准备工作，加快医护人员对手术臂初始位姿摆位的设置速度。

Description

一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置
技术领域
本发明涉及腔镜手术技术领域，具体而言，涉及一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置。
背景技术
不同于传统微创手术，采用腔镜外科手术机器人进行微创手术操作时，在选择微创切口位置的同时，还需要对手术臂的初始位姿进行调整设置，需要考虑手术臂的运动性能以及各手术臂之间的干涉情况，不合理的手术臂初始位姿会导致体内微器械工作空间不足，难以到达目标区域甚至发生手术臂碰撞，致使手术无法继续进行。
基于现有的腔镜外科手术机器人，由于医护人员并不了解机器人学相关知识，在进行机器人辅助微创手术的术前准备时，只能依靠长期的临床经验做出主观判断，无法快速完成对手术臂的术前规划准备。
发明内容
本发明解决的问题是如何快速完成对手术臂的术前规划准备。
为解决上述问题，本发明提供一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，包括：
获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
根据所述微创切口位置和所述手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
根据所述手术区域位置分别计算每一种所述手术臂关节的初始位置方案的性能指标。
可选地，所述性能指标包括微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性。
可选地，所述微器械末端灵巧度用于反应所述手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力，所述微器械末端灵巧度通过如下公式获得：
Figure BDA0002929394870000021
其中，μσ、σσ分别是微器械末端位姿对应的雅克比矩阵奇异值的均值及标准差；
σGmin是手术区域内的最小雅克比矩阵奇异值；
w是微创手术区域空间。
可选地，所述微器械末端灵巧度的数值越大，所述手术臂由所述关节空间至所述末端任务空间的速度与力的转换能力越均衡。
可选地，所述微器械体内协作空间用于反应左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间，所述微器械体内协作空间通过如下公式获得：
Figure BDA0002929394870000022
其中，vc是手术区域位置空间；
vcr是所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间；
vcc是所述左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间。
可选地，所述微器械体内协作空间的数值越大，在所述左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间越大。
可选地，所述手眼协调性用于反应所述左、右微器械之间的位置关系以及所述左、右微器械与腔镜之间的视野关系，所述左、右微器械之间的位置关系包括所述左、右微器械的操作角，所述左、右微器械的仰角；所述左、右微器械与腔镜之间的视野关系包括所述左、右微器械相对于视野方向的方位角。
可选地，所述左、右微器械的操作角为60°，所述左、右微器械的仰角为60°，所述左、右微器械相对于视野方向的方位角相同。
可选地，所述根据所述微创切口位置获得多种手术臂关节的初始位置方案包括：
根据所述微创切口位置和所述手术区域位置进行运动学逆运算获得多个所述手术臂关节位置组合；
对多个所述手术臂关节位置组合进行臂间碰撞检验获得多种不产生臂间碰撞的所述手术臂关节的初始位置方案。
本发明还提供了一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划装置，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
方案生成模块，所述方案生成模块用于根据所述微创切口位置和所述手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
计算模块，所述计算模块用于分别计算每一种所述手术臂关节的初始位置方案的性能指标。
本发明的技术效果：本发明通过微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案，并分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标，医护人员通过观察性能指标可以直观地分析多种手术臂关节的初始位置方案的优劣，无需了解机器人结构及相应运动学的解算过程，因此，该方法一方面可以减轻医护人员的工作负担，另一方面可以快速完成手术机器人辅助微创手术的术前准备工作，加快医护人员对手术臂初始位姿摆位的设置速度。同时，医护人员可以根据需要选择合适的手术臂关节的初始位置方案以对手术臂初始位姿进行调节，可以确保手术机器人的操作性能，从而可以在手术过程中更好地发挥手术机器人的整体性能，进而可以增强手术臂在手术过程中的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法的流程图；
图2为本发明实施例的左、右微器械之间的位置关系以及左、右微器械与腔镜之间的视野关系的结构示意图；
图3为本发明实施例的根据微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案的流程图；
图4为本发明实施例的根据术前影像设置微创切口位置和手术区域位置的操作示意图；
图5为本发明实施例的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿的规划方法包括：
步骤S1：获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
步骤S2：根据微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
步骤S3：根据手术区域位置分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标。
在本实施例中，控制系统获取设置的微创切口位置和手术区域位置，其中，微创切口位置和手术区域位置可由医护人员通过人机交互界面进行设置，同时，医护人员可对手术臂的介入位置进行微调。之后，控制系统通过微创切口位置进行计算以获得多个手术臂关节的初始位置方案(即手术臂的初始位姿或手术臂与病患建立对接的形态)。之后，控制系统根据手术区域位置计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标，以供医护人员根据性能指标选择合适的手术臂关节的初始位置方案。
医护人员根据需求自行选取性能指标对应的手术臂关节的初始位置方案，并按照该手术臂关节的初始位置方案调整手术臂关节的初始位姿以完成手术机器人的术前摆位准备过程。
综上，控制系统通过微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案，并分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标，医护人员通过观察性能指标可以直观地分析多种手术臂关节的初始位置方案的优劣，无需了解机器人结构及相应运动学的解算过程，因此，该方法一方面可以减轻医护人员的工作负担，另一方面可以快速完成手术机器人辅助微创手术的术前准备工作，加快医护人员对手术臂初始位姿摆位的设置速度。同时，医护人员可以根据需要选择合适的手术臂关节的初始位置方案以对手术臂初始位姿进行调节，可以确保手术机器人的操作性能，从而可以在手术过程中更好地发挥手术机器人的整体性能，进而可以增强手术臂在手术过程中的工作效率。
可选地，性能指标包括微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性。
在本实施例中，通过手术区域位置分别计算每一种手术臂关节的初始位置对应的微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性。通过将性能指标转化为微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性，从而对性能指标进行了量化，便于控制系统进行计算；同时量化后医护人员可以直观地确定性能指标的优劣，便于医护人员根据性能指标选择合适的手术臂关节的初始位置方案。
可选地，微器械末端灵巧度用于反应手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力，微器械末端灵巧度通过如下公式获得：
Figure BDA0002929394870000051
其中，μσ、σσ分别是微器械末端位姿对应的雅克比矩阵奇异值的均值及标准差；
σGmin是手术区域内的最小雅克比矩阵奇异值；
w是微创手术区域空间。
在本实施例中，关节空间指手术臂的连杆自由活动的空间，末端任务空间指微器械末端在X、Y、Z轴方向运动以及转动的空间，因此可以根据微器械末端灵巧度的大小判断不同手术臂关节的初始位置方案的手术机器人的性能，并选择合理的手术臂关节的初始位置方案。
可选地，微器械末端灵巧度的数值越大，手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力越均衡。
在本实施例中，在多个手术臂关节的初始位置方案中选择一个合适的手术臂关节的初始位置方案时，如果要保证手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力达到均衡，即需要微器械末端灵巧度达到最大。由此医护人员可以选择微器械末端灵巧度最大时对应的手术臂关节的初始位置方案，从而可以确保手术臂由关节空间至末端任务孔较大速度与力的转换能力达到均衡。
可选地，微器械体内协作空间用于反应在左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在手术区域位置内的合作空间以及，微器械体内协作空间通过如下公式获得：
Figure BDA0002929394870000061
其中，vc是手术区域位置空间；
vcr是左、右微器械在手术区域位置内的合作空间；
vcc是左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间。
在本实施例中，由于左、右手术臂设置在体外，左、右微器械设置在体内。其中，左、右手术臂在体外产生碰撞时，左、右微器械在体内无法进行合作操作，因此需要剔除左、右手术臂在体外产生碰撞的情况。在公式中，通过对左、右微器械在手术区域位置内的合作空间以及左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间取交集，即可以得到在左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在手术区域位置内的合作空间。
可选地，微器械体内协作空间的数值越大，在左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在手术区域位置内的合作空间越大。
在本实施例中，在手术过程中，为更好地保证手术进程的进展，需要保证左、右微器械在手术区域内有足够的合作空间，一般需要左、右微器械在手术区域内的合作空间达到最大。由此，医护人员可以选择微器械体内协作空间最大时对应的手术臂关节的初始位置方案，从而可以保证在左、右手术臂在手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在手术区域位置内的合作空间达到最大。
可选地，如图2所示，本实施例的手眼协调性用于反应左、右微器械之间的位置关系以及左、右微器械与腔镜之间的视野关系，左、右微器械之间的位置关系包括左、右微器械的操作角
Figure BDA0002929394870000071
其中左微器械和右微器械位于器械平面(即图2的斜面)上，
Figure BDA0002929394870000072
为左器械与右器械之间的夹角；左、右微器械的仰角
Figure BDA0002929394870000073
具体地，
Figure BDA0002929394870000074
为器械平面和拟合操作平面(即图2的平面)之间的夹角。左、右微器械与腔镜之间的视野关系包括左、右微器械相对于视野方向的方位角
Figure BDA0002929394870000075
具体地，
Figure BDA0002929394870000076
分别是左微器械与光轴投影的夹角，右微器械与光轴投影的夹角，其中，腔镜照射在器械平面上，在腔镜和器械平面之间形成腔镜光轴，腔镜光轴在器械平面上的投影即为光轴投影。
在本实施例中，通过分别计算并获得左、右微器械的操作角，左、右微器械的仰角以及左、右微器械相对于视野方向的方位角，从而可以对左、右微器械之间的位置关系以及左、右微器械与腔镜之间的视野关系进行量化，进而便于医护人员根据左、右微器械的操作角，左、右微器械的仰角以及左、右微器械相对于视野方向的方位角，确定手眼协调性。
可选地，本实施例的左、右微器械的操作角为
Figure BDA0002929394870000077
左、右微器械的仰角为
Figure BDA0002929394870000078
左、右微器械相对于视野方向的方位角
Figure BDA0002929394870000079
在本实施例中，根据计算和验证，可以确定，左、右微器械的操作角为
Figure BDA00029293948700000710
左、右微器械的仰角为
Figure BDA00029293948700000711
左、右微器械相对于视野方向的方位角
Figure BDA00029293948700000712
手眼协调性最佳。由此可以确定，左、右微器械的操作角越接近60°，左、右微器械的仰角越接近60°，左、右微器械相对于视野方向的方位角越接近相同，手眼协调性越好。因此在选择具体的手术臂关节的初始位置方案时，可以选择左、右微器械的操作角接近60°，左、右微器械的仰角接近60°，左、右微器械相对于视野方向的方位角大致相同时，即手眼协调性较好的规划方案作为手术臂关节的初始位置方案。
可选地，如图3所示，根据微创切口位置获得多种手术臂关节的初始位置方案包括：
S21：根据微创切口位置进行运动学逆运算获得多个手术臂关节位置组合；
S22：对多个手术臂关节位置组合进行臂间碰撞检验获得多种不产生臂间碰撞的手术臂关节的初始位置方案。
在本实施例中，不合理的手术臂初始位姿会使手术臂之间产生碰撞，致使手术无法继续进行，通过对多个手术臂关节位置组合进行臂间碰撞检验可以获得多种不产生臂间碰撞的手术臂关节的初始位置方案，从而可以确保医护人员选择的手术臂关节的初始位置方案不会产生碰撞，进而可以确保手术可以持续且有秩序地进行。
可选地，微创切口位置和手术区域位置的设置方式包括：使用十字定位激光并根据术前影像设置微创切口位置和手术区域位置。
在本实施例中，如图4所示，以泌尿外科下腹部手术的微创切口设置为例，左器械臂介入位置1、持镜臂介入位置2以及右器械臂介入位置3，彼此位置关系成等腰三角形；手术区域位置的中心6与持镜臂介入位置2的连线垂直于左器械臂介入位置1和右器械臂介入位置3的连线；其中，不同术式和患者体型位置参数会略有不同，可通过软件界面调整相应的参数设置，可通过机器人系统的十字定位激光与病患建立对接定位，十字线分别与左器械臂介入位置1、右器械臂介入位置3的连线平行且与持镜臂介入位置2、手术区域位置的中心6的连线重合。其中，微创切口位置还包括：两个辅助器械介入位置4和5，十字定位激光中心位置7。
如图5所示，本发明另一实施例的一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿的规划装置包括：
获取模块，获取模块用于获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
方案生成模块，方案生成模块用于根据微创切口位置和手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
计算模块，计算模块用于根据手术区域位置分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标。
在本实施例中，获取模块获取医护人员设置的微创切口位置和手术区域位置。之后，方案生成模块通过微创切口位置进行计算以获得多个手术臂关节的初始位置方案(即手术臂的初始位姿或手术臂与病患建立对接的形态)。之后，计算模块根据手术区域位置分别计算每一种手术臂关节的初始位置方案的性能指标，以供医护人员根据性能指标选择合适的手术臂关节的初始位置方案。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，包括：
获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
根据所述微创切口位置和所述手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
根据所述手术区域位置分别计算每一种所述手术臂关节的初始位置方案的性能指标；
所述性能指标包括微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性；
所述微器械末端灵巧度用于反应所述手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力，所述微器械末端灵巧度通过如下公式获得：
Figure 8785DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 660347DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 299138DEST_PATH_IMAGE006
分别是微器械末端位姿对应的雅克比矩阵奇异值的均值及标准差；
Figure 428768DEST_PATH_IMAGE008
是手术区域内的最小雅克比矩阵奇异值；
Figure 977561DEST_PATH_IMAGE010
是微创手术区域空间；
所述微器械体内协作空间用于反应在左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间，所述微器械体内协作空间通过如下公式获得：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
是所述手术区域位置空间；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
是所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
是所述左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间。
2.如权利要求1所述的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，所述微器械末端灵巧度的数值越大，所述手术臂由所述关节空间至所述末端任务空间的速度与力的转换能力越均衡。
3.如权利要求1所述的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，所述微器械体内协作空间的数值越大，在所述左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间越大。
4.如权利要求1所述的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，所述手眼协调性用于反应所述左、右微器械之间的位置关系以及所述左、右微器械与腔镜的视野关系，所述左、右微器械之间的位置关系包括所述左、右微器械的操作角，所述左、右微器械的仰角；所述左、右微器械与腔镜的视野关系包括所述左、右微器械相对于视野方向的方位角。
5.如权利要求4所述的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，所述左、右微器械的操作角为60°，所述左、右微器械的仰角为60°，所述左、右微器械相对于视野方向的方位角相同。
6.如权利要求1-5中任一项所述的腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法，其特征在于，所述根据所述微创切口位置获得多种手术臂关节的初始位置方案包括：
根据所述微创切口位置和所述手术区域位置进行运动学逆运算获得多个所述手术臂关节位置组合；
对每一个所述手术臂关节位置组合进行臂间碰撞检验获得多种不产生臂间碰撞的所述手术臂关节的初始位置方案。
7.一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划装置，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取设置的微创切口位置和手术区域位置；
方案生成模块，所述方案生成模块用于根据所述微创切口位置和所述手术区域位置获得多种手术臂关节的初始位置方案；
计算模块，所述计算模块用于分别计算每一种所述手术臂关节的初始位置方案的性能指标；
所述性能指标包括微器械末端灵巧度、微器械体内协作空间以及手眼协调性；
所述微器械末端灵巧度用于反应所述手术臂由关节空间至末端任务空间的速度与力的转换能力，所述微器械末端灵巧度通过如下公式获得：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 596762DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 728709DEST_PATH_IMAGE006
分别是微器械末端位姿对应的雅克比矩阵奇异值的均值及标准差；
Figure 662030DEST_PATH_IMAGE008
是手术区域内的最小雅克比矩阵奇异值；
Figure 65329DEST_PATH_IMAGE010
是微创手术区域空间；
所述微器械体内协作空间用于反应在左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间的基础上，左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间，所述微器械体内协作空间通过如下公式获得：
Figure 793114DEST_PATH_IMAGE024
其中，
Figure 406498DEST_PATH_IMAGE013
是所述手术区域位置空间；
Figure 143510DEST_PATH_IMAGE015
是所述左、右微器械在所述手术区域位置内的合作空间；
Figure 401316DEST_PATH_IMAGE017
是所述左、右手术臂在所述手术区域位置的无碰撞工作空间。
CN202110143688.9A 2021-02-02 2021-02-02 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置 Active CN112957125B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110143688.9A CN112957125B (zh) 2021-02-02 2021-02-02 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置
EP21924032.2A EP4289379A1 (en) 2021-02-02 2021-05-14 Method and device for planning initial poses of surgical arms of laparoscopic surgical robot
PCT/CN2021/093787 WO2022166024A1 (zh) 2021-02-02 2021-05-14 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110143688.9A CN112957125B (zh) 2021-02-02 2021-02-02 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112957125A CN112957125A (zh) 2021-06-15
CN112957125B true CN112957125B (zh) 2022-07-29

Family

ID=76273347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110143688.9A Active CN112957125B (zh) 2021-02-02 2021-02-02 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4289379A1 (zh)
CN (1) CN112957125B (zh)
WO (1) WO2022166024A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115153855B (zh) * 2022-07-29 2023-05-05 中欧智薇(上海)机器人有限公司 一种微型机械臂的定位对准方法、装置及电子设备
CN117549328B (zh) * 2024-01-08 2024-04-02 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术机器人的摆位系统、方法和手术机器人系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7607440B2 (en) * 2001-06-07 2009-10-27 Intuitive Surgical, Inc. Methods and apparatus for surgical planning
CN101474075B (zh) * 2009-01-15 2010-09-08 复旦大学附属中山医院 微创手术导航系统
US10136949B2 (en) * 2015-08-17 2018-11-27 Ethicon Llc Gathering and analyzing data for robotic surgical systems
CN106695797B (zh) * 2017-02-22 2019-03-05 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于双臂机器人协同操作的柔顺控制方法及系统
CN107030702B (zh) * 2017-06-02 2019-04-23 华中科技大学 一种机械臂的轨迹规划方法
CN110893118B (zh) * 2018-09-12 2022-01-28 上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司 手术机器人系统以及机械臂的运动控制方法
CN111546347B (zh) * 2020-06-03 2021-09-03 中国人民解放军海军工程大学 一种适用于动态环境下的机械臂路径规划方法
CN112263332B (zh) * 2020-10-23 2022-08-05 上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司 手术机器人的调整系统、方法、介质及终端

Also Published As

Publication number Publication date
CN112957125A (zh) 2021-06-15
WO2022166024A1 (zh) 2022-08-11
EP4289379A1 (en) 2023-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107049492B (zh) 手术机器人系统及手术器械位置的显示方法
CN104334109B (zh) 用于使用零空间的外科手术操纵器的命令的重新配置的系统和方法
CN104334110B (zh) 使用零空间回避操纵器臂与患者碰撞
Sears et al. A steerable needle technology using curved concentric tubes
AU2007297702B2 (en) Systems, devices, and methods for surgery on a hollow anatomically suspended organ
CN112957125B (zh) 一种腔镜手术机器人的手术臂初始位姿规划方法及装置
CN104717935A (zh) 利用零空间取消关节运动的系统和方法
CN105073058A (zh) 用于通过在零垂直空间内进行咬合同时发生零空间移动而定位操纵器臂的系统和方法
CN107374727A (zh) 一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法
CN113180828A (zh) 基于旋量理论的手术机器人约束运动控制方法
CN116035705A (zh) 一种手术机器人整体运动学空间定位方法
CN107688293B (zh) 一种微创外科手术机器人的建模方法
WO2022100480A1 (zh) 手术机器人末端位置和姿态的控制方法及手术机器人控制方法
CN108404301A (zh) 一种肿瘤放疗辅助机器人制作方法
Trejos et al. Port placement for endoscopic cardiac surgery based on robot dexterity optimization
CN113742992A (zh) 基于深度学习的主从控制方法及应用
Azimian et al. Preoperative planning of robotics-assisted minimally invasive coronary artery bypass grafting
Abdelaziz et al. Multiple configurations for puncturing robot positioning
CN114452003B (zh) 一种手术机器人
Luo et al. A master-slave robot system for minimally invasive laryngeal surgery
Song et al. A novel tele-operated flexible manipulator based on the da-Vinci research kit
US20210251708A1 (en) Surgical robot mechanism with single-port and multi-port minimally invasive surgery functions
CN114129266B (zh) 保持rc点不变的方法、机械臂、设备、机器人和介质
Martin et al. Neurosurgical robot design and interactive motion planning for resection task
Fu et al. Laparoscopic robot design and kinematic validation

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
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 8, Dalian North Road, Haping Road Concentration Zone, Economic Development Zone, Harbin City, Heilongjiang Province, 150040

Patentee after: Harbin sizherui intelligent medical equipment Co.,Ltd.

Address before: Room 08, 15 / F, No.368, Changjiang Road, Nangang District, economic development zone, Harbin City, Heilongjiang Province

Patentee before: HARBIN SIZHERUI INTELLIGENT MEDICAL EQUIPMENT Co.,Ltd.

CP03 Change of name, title or address