CN113524201A - 机械臂位姿主动调节方法、装置、机械臂和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机械臂位姿主动调节方法、装置、机械臂和可读存储介质。本申请基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。实现机械臂位姿的主动调节，提高机械臂位姿调节的效率，大大缩短复位时间，并提高复位的准确性，进而有效避免引发医疗事故。

Description

机械臂位姿主动调节方法、装置、机械臂和可读存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种机械臂位姿主动调节方法、装置、机械臂和可读存储介质。

背景技术

近年来，随着信息与工业技术的发展，医疗手术领域正不断地实现精细化、信息化。在外科手术领域中，机械臂越来越多地辅助甚至代替人手进行操作。相比人手，机械臂具有精度高、稳定性好等优点。在手术过程中，医生利用机械臂进行手术，根据医生的需求机械臂的位姿时常发生变化，导致偏离规划值，在需要复位时，需要医生手动调节机械臂以使机械臂的位姿恢复为规划值。

但是，医生手动复位，在复位时需要花费一定的时间，可能延误手术进度，引发手术事故；并且医生手动复位，往往需要医生具有丰富的机械臂操作经验，对于一些操作经验不足的医生，不仅需要花费大量的复位调节的时间，还可能在复位时无法将机械臂的位姿准确恢复至初始位姿，导致执行器械实际介入的角度和位置与实际情形有误差，对手术的精确性造成较大的影响。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提出一种机械臂位姿主动调节方法、装置、机械臂和可读存储介质，用以实现机械臂位姿的主动调节，提高机械臂位姿调节的效率。

本申请实施例提出一种机械臂位姿主动调节方法，所述机械臂的末端用于安装执行器械，包括：

基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；

在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；

基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，还包括：

预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，所述将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准，包括：

从所述实际手术部位点云中选取第一点云子集；

从所述虚拟手术部位点云中选取与所述第一点云子集中各个点欧式距离最小的各个点以组成第二点云子集；

计算所述第一点云子集和所述第二点云子集之间的旋转矩阵和平移矩阵；

利用所述旋转矩阵和所述平移矩阵对所述第一点云子集进行旋转和平移得到新的第一点云子集；

计算新的第一点云子集中各个点与所述第二点云子集中对应的各个点之间距离的平均值；

若所述平均值小于预设阈值，则所述配准完成；

若所述平均值大于等于预设阈值，则重新执行所述从所述虚拟手术部位点云中选取与所述第一点云子集中各个点欧式距离最小的各个点以组成第二点云子集。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，在所述机械臂的基座的预定位置安装有与所述定位相机配套使用的定位靶标，在所述基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿之前，包括：

利用所述执行器械坐标系和所述机械臂的基座坐标系之间的第二位姿关系、所述基座坐标系和定位靶标坐标系之间的第三位姿关系以及所述定位靶标坐标系和所述定位相机坐标系之间第四位姿关系确定所述第一位姿关系。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，所述基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿，包括：

利用所述变化位姿的变化坐标和各个坐标轴方向上的姿态变化角度确定所述机械臂的运动方程；

通过所述运动方程控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得在所述定位相机坐标系下所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，所述运动方程为：

^PT_F＝Trans(x,y,z)Rot(o,θ)Rot(a,β)Rot(n,γ)

其中，(x，y，z)表示所述变化位姿的变化坐标，θ表示o坐标轴方向上的姿态变化角度，β表示a坐标轴方向上的姿态变化角度，γ表示n坐标轴方向上的姿态变化角度，o坐标轴、a坐标轴和n坐标轴相互垂直，Trans(x，y，z)表示从所述第一位姿的位置坐标移动到所述第二位姿的位置坐标的移动轨迹函数，Rot(o，θ)表示所述执行器械坐标系绕o轴旋转θ，Rot(a，β)表示所述执行器械坐标系绕a轴旋转β，Rot(n，γ)表示所述执行器械坐标系绕n轴旋转γ。

本申请实施例还提出一种机械臂位姿主动调节装置，所述机械臂的末端安装有执行器械，包括：

获取模块，用于基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；

确定模块，用于在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；

调节模块，用于基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节装置，还包括：

配准模块，用于预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

本申请实施例还提出一种机械臂，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法。

本申请实施例还提出一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行本申请实施例还提出所述的机械臂位姿主动调节方法。

本申请基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。实现机械臂位姿的主动调节，提高机械臂位姿调节的效率，大大缩短复位时间，并提高复位的准确性，进而有效避免引发医疗事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例提出的机械臂位姿主动调节方法中点云配准的流程示意图；

图2示出了本申请实施例提出的机械臂位姿主动调节方法的流程示意图；

图3示出了本申请实施例提出的一种机械臂位姿主动调节系统的结构示意图；

图4示出了本申请实施例提出的一种位姿主动调节装置的结构示意图；

图5示出了本申请实施例提出的另一种位姿主动调节装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

本申请提出的机械臂位姿主动调节方法，可以在机械臂的位姿发生变化时，根据用户的需求，控制机械臂主动对自身的位姿进行调节，以使机械臂可以自动从当前的位姿恢复至初始位姿，不仅缩短机械臂复位的时间，而且可以保证复位精度，在医学器械领域有着重大的意义。

需要说明的是，本申请提出的机械臂位姿主动调节方法可以应用在各种外科手术过程中，例如，髋关节置换手术，在进行外科手术时，机械臂的末端可以安装各种与手术相关的执行器械，在人体横截面，冠状面以及矢状面开放一定的距离限制，让机器人有一定位移活动度，医生可以自行选择自动复位的时机，通过点击安装在预定部位的自动复位按钮控制机械臂自动复位。

下面本申请将以末端安装有与手术相关的执行器械的机械臂为例，介绍机械臂位姿主动调节方法，但是，应当理解的是，本申请所公开的机械臂位姿主动调节方法可以用于任何需要机械臂复位的场景，在不同场景，相应的更换末端的执行器械即可。

需要说明的是，本申请的一些实施方式中，利用定位相机和机械臂配合使用实现机械臂的主动调节，其中，定位相机可以是光学定位装置，例如，NDI。与NDI配套使用的定位靶标(例如，反光球，返光笔等)可以安装在任何需要跟踪的位置上，NDI可使用近红外光跟踪无源或有源无线标记，跟踪安装有定位靶标的位置，并获得该位置的点云，进而实现对安装有定位靶标的位置进行实时3D位置跟踪。NDI可以在同一坐标系中，在同一个程序中实时跟踪机器臂、执行器械和患者的手术部位的坐标位置，每个跟踪对象的位置和方向通过其独特的标记配置进行唯一识别，并在主机界面内即时本地化和可视化。

本申请的一些实施例中，需要预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

以手术部位为髋关节为例，需要对髋关节进行三维扫描，获取得到髋关节术前图像，基于术前图像进行处理得到髋关节模型，将髋关节模型即为虚拟髋关节点云，将NDI获得的实际髋关节点云和虚拟髋关节点云进行配准以使实际髋关节点云和虚拟髋关节点云重合。

示范性的，请参见图1，可以通过以下步骤S10～S70预先进行点云配准：

步骤S10，从所述实际手术部位点云中选取第一点云子集。

其中，第一点云子集是实际手术部位点云中的一部分，可以记为P＝{p_i|p_i∈D1,i＝1,2,......,n}，n表示第一点云子集中点的总数，D1表示第一点云子集。

步骤S20，从所述虚拟手术部位点云中选取与所述第一点云子集中各个点欧式距离最小的各个点以组成第二点云子集。

其中，第二点云子集为虚拟手术部位点云中的一部分，可以记为Q＝{q_i|q_i∈D2,i＝1,2,......,m}，m为第二点云子集中点的总数，D2表示第一点云子集。

步骤S30，计算所述第一点云子集和所述第二点云子集之间的旋转矩阵和平移矩阵。

需要说明的是，此时计算的旋转矩阵和平移矩阵只是初步估算的，依据当前的旋转矩阵和平移矩阵肯能无法将当前的第一点云子集和第二点云子集重合。

步骤S40，利用所述旋转矩阵和所述平移矩阵对所述第一点云子集进行旋转和平移得到新的第一点云子集。

步骤S50，计算新的第一点云子集中各个点与所述第二点云子集中对应的各个点之间距离的平均值。

需要说明的是，设R为旋转矩阵，t为平移矩阵，第一点云子集P在变换矩阵(R，t)下得到新的第一点云子集P'＝{p'_i|p_i'∈D1,i＝1,2,......,n}，用f(R，t)来表示新的第一点云子集与第二点云子集Q之间的误差。则求解最优变换矩阵的问题就可以转化为求满足min(f(R，t))的最优解(R，t)。其中，

因此，各个点之间距离的平均值计算公式为：

步骤S60，判断所述平均值是否小于预设阈值。

若所述平均值小于预设阈值，则执行步骤S70，若所述平均值大于等于预设阈值，则执行步骤S20。

步骤S70，所述配准完成。

需要说明的是，点云配准过程是一个迭代过程，为了避免点云配准过程陷入死循环，可以将可以设置一个迭代次数，即步骤S20重复执行的上限值，在步骤S20重复执行次数达到上限值时则停止点云配准过程；或者在连续预定次数重新迭代后，两组点云数据子集的最小二乘误差在一个固定值附近只有很小的波动，变化几乎是停滞的，则停止点云配准过程。

配准后，可以基于NDI获得的包括实际髋关节点云的图像，对机械臂的位姿进行校准。

实施例1

本申请的一个实施例，请参见图2，提出一种机械臂位姿主动调节方法，包括以下步骤S100、S200和S300：

在步骤S100中，基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿。

示范性的，请参见图3，示出一种机械臂位姿主动调节系统，其中，在机械臂1的基座的预定位置安装有与定位相机4配套使用的定位靶标5，机械臂1的末端安装有执行器械2，{B}是基座坐标系，{F}是执行器械坐标系，{P}是手术部位坐标系，{W}是定位相机坐标系，{M}是定位靶标坐标系。

执行器械坐标{F}和定位相机坐标系{W}之间的第一位姿关系可以用变换矩阵^WT_F表示，^WT_F表示从执行器械坐标{F}到定位相机坐标系{W}的变化矩阵。由于，执行器械2上不便于安装定位靶标，因此，定位相机4无法直接获取执行器械2的预定位置在定位相机坐标系{W}下的第一位姿。

本实施例的一个实施方式为可以通过执行器械坐标系{F}和机械臂的基座坐标系{B}之间的第二位姿关系、基座坐标系{B}和定位靶标坐标系{M}之间的第三位姿关系以及定位靶标坐标系{M}和定位相机坐标系{W}之间第四位姿关系确定上述第一位姿关系。

可以理解，执行器械坐标系{F}和机械臂的基座坐标系{B}之间的第二位姿关系、基座坐标系{B}和定位靶标坐标系{M}之间的第三位姿关系以及定位靶标坐标系{M}和定位相机坐标系{W}之间第四位姿关系在系统搭建时已经预先确定。

示范性的，^BT_F表示执行器械坐标系{F}到机械臂的基座坐标系{B}的变换矩阵，^MT_B表示基座坐标系{B}到定位靶标坐标系{M}的变换矩阵，^WT_M表示定位靶标坐标系{M}到定位相机坐标系{W}的变换矩阵，进而利用^BT_F、^MT_B和^WT_M可以得到^WT_F，即^WT_F＝^WT_M ^MT_B ^BT_F。

可以理解的，由于实际手术部位与定位相机中的虚拟手术部位保持重合，即实际手术部位3和定位相机4是固定的，且实际手术部位3和定位相机4之间的相对位置保持不变，因此，通过^WT_F＝^WT_M ^MT_B ^BT_F，定位相机4可以得到执行器械2的预定位置在手术图像中的位置，进而得到执行器械2的预定位置在定位相机坐标系{W}下的第一位姿。

示范性的，利用公式P_W＝^WT_M ^MT_B ^BT_FP_F可以确定执行器械2的预定位置在定位相机坐标系{W}下的第一位姿P_W，其中，执行器械2的预定位置在执行器械坐标系{F}下的位姿P_F是已知的。

进一步的，对P_W＝^WT_M ^MT_B ^BT_FP_F进行如下整理：

通过上述整理P_W＝^WT_M(R₀RP_F+R₀t+t₀)，其中，R₀表示变换矩阵^MT_B的旋转矩阵，t₀表示变换矩阵^MT_B的平移向量，R表示变换矩阵^BT_F的旋转矩阵，t表示变换矩阵^BT_F的平移向量。

在步骤S200中，在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿。

将执行器械的预定位置的位姿和实际手术部位的第二位姿统一到同一个坐标系(定位相机坐标系)下，可以计算第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿。

在步骤S300中，基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

其中，变化位姿包括变化坐标和各个坐标轴方向上的姿态变化角度，示范性的，变化位姿的变化坐标可以表示为(x，y，z)，o坐标轴(运动坐标系的y轴)方向上的姿态变化角度可以表示为θ，a坐标轴(运动坐标系的z轴)方向上的姿态变化角度可以表示为β，n坐标轴(运动坐标系的x轴)方向上的姿态变化角度可以表示为γ，o坐标轴、a坐标轴和n坐标轴相互垂直，运动坐标系的x坐标轴、y坐标轴和z坐标轴相互垂直。

进一步的，基于欧拉角姿态变化的矩阵的前三行和前三列可以确定各个坐标轴方向上的姿态变化角度。

示范性的，欧拉角姿态变化的矩阵如下：

在欧拉角姿态变化的矩阵中o坐标轴旋转β，a坐标轴旋转θ，n坐标轴旋转γ，其中前三行和前三列组成的矩阵等于变化位姿对应的矩阵，因此根据已知的变化位姿对应的矩阵何以确定各个姿态变化角度β、θ和γ。

进一步的，利用所述变化位姿的变化坐标和各个坐标轴方向上的姿态变化角度确定所述机械臂的运动方程为：

运动方程为：

^PT_F＝Trans(x,y,z)Rot(o,θ)Rot(a,β)Rot(n,γ)

其中，(x，y，z)表示所述变化位姿的变化坐标，θ表示o坐标轴(运动坐标系的y轴)方向上的姿态变化角度，β表示a坐标轴(运动坐标系的z轴)方向上的姿态变化角度，γ表示n坐标轴(运动坐标系的x轴)方向上的姿态变化角度，o坐标轴、a坐标轴和n坐标轴相互垂直，Trans(x，y，z)表示从所述第一位姿的位置坐标移动到所述第二位姿的位置坐标的移动轨迹函数，Rot(o，θ)表示所述执行器械坐标系绕o轴旋转θ，Rot(a，β)表示所述执行器械坐标系绕a轴旋转β，Rot(n，γ)表示所述执行器械坐标系绕n轴旋转γ。

进一步的，通过所述运动方程控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得在所述定位相机坐标系下所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

本实施例基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。实现机械臂位姿的主动调节，提高机械臂位姿调节的效率，大大缩短复位时间，并提高复位的准确性，进而有效避免引发医疗事故。

实施例2

本申请的另一个实施例，请参见图4，提出一种机械臂位姿主动调节装置10包括：获取模块11、确定模块12和调节模块13。

获取模块11，用于基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；确定模块12，用于在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；调节模块13，用于基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

进一步的，请参见图5，机械臂位姿主动调节装置10还包括：配准模块14，用于预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

本实施例公开的机械臂位姿主动调节装置10通过获取模块11、确定模块12、调节模块13和配准模块14的配合使用，用于执行上述实施例所述的机械臂位姿主动调节方法，上述实施例所涉及的实施方案以及有益效果在本实施例中同样适用，在此不再赘述。

可以理解，本申请实施例还提出一种机械臂，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法。

可以理解，本申请实施例还提出一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行本申请实施例所述的机械臂位姿主动调节方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、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方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，所述机械臂的末端用于安装执行器械，包括：

基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；

在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；

基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

2.根据权利要求1所述的机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，还包括：

预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

3.根据权利要求2所述的机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，所述将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准，包括：

从所述实际手术部位点云中选取第一点云子集；

从所述虚拟手术部位点云中选取与所述第一点云子集中各个点欧式距离最小的各个点以组成第二点云子集；

计算所述第一点云子集和所述第二点云子集之间的旋转矩阵和平移矩阵；

利用所述旋转矩阵和所述平移矩阵对所述第一点云子集进行旋转和平移得到新的第一点云子集；

计算新的第一点云子集中各个点与所述第二点云子集中对应的各个点之间距离的平均值；

若所述平均值小于预设阈值，则所述配准完成；

若所述平均值大于等于预设阈值，则重新执行所述从所述虚拟手术部位点云中选取与所述第一点云子集中各个点欧式距离最小的各个点以组成第二点云子集。

4.根据权利要求1所述的机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，在所述机械臂的基座的预定位置安装有与所述定位相机配套使用的定位靶标，在所述基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿之前，包括：

利用所述执行器械坐标系和所述机械臂的基座坐标系之间的第二位姿关系、所述基座坐标系和定位靶标坐标系之间的第三位姿关系以及所述定位靶标坐标系和所述定位相机坐标系之间第四位姿关系确定所述第一位姿关系。

5.根据权利要求1至4任一项所述的机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，所述基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿，包括：

利用所述变化位姿的变化坐标和各个坐标轴方向上的姿态变化角度确定所述机械臂的运动方程；

通过所述运动方程控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得在所述定位相机坐标系下所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

6.根据权利要求5所述的机械臂位姿主动调节方法，其特征在于，所述运动方程为：

^PT_F＝Trans(x,y,z)Rot(o,θ)Rot(a,β)Rot(n,γ)

其中，(x，y，z)表示所述变化位姿的变化坐标，θ表示o坐标轴方向上的姿态变化角度，β表示a坐标轴方向上的姿态变化角度，γ表示n坐标轴方向上的姿态变化角度，o坐标轴、a坐标轴和n坐标轴相互垂直，Trans(x，y，z)表示从所述第一位姿的位置坐标移动到所述第二位姿的位置坐标的移动轨迹函数，Rot(o，θ)表示所述执行器械坐标系绕o轴旋转θ，Rot(a，β)表示所述执行器械坐标系绕a轴旋转β，Rot(n，γ)表示所述执行器械坐标系绕n轴旋转γ。

7.一种机械臂位姿主动调节装置，其特征在于，所述机械臂的末端安装有执行器械，包括：

获取模块，用于基于执行器械坐标系和定位相机坐标系之间的第一位姿关系利用定位相机获取所述执行器械的预定位置在所述定位相机坐标系下的第一位姿；

确定模块，用于在所述定位相机坐标系下，确定所述第一位姿和实际手术部位的第二位姿之间的变化位姿；

调节模块，用于基于所述变化位姿控制所述机械臂主动调节机械臂位姿以使得所述执行器械的预定位置自动从所述第一位姿转换为所述第二位姿。

8.根据权利要求7所述的机械臂位姿主动调节装置，其特征在于，还包括：

配准模块，用于预先将所述定位相机获得的实际手术部位点云和所述定位相机中的预设的虚拟手术部位点云进行配准以使所述实际手术部位点云和所述虚拟手术部位点云重合。

9.一种机械臂，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1至6任一项所述的机械臂位姿主动调节方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至6任一项所述的机械臂位姿主动调节方法。

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