一种导航机器人旋转平移方法、装置、电子设备及介质与流程

本发明属于机器人控制，涉及一种导航机器人旋转平移方法、装置、电子设备及介质。

背景技术：

1、近年来，医疗手术取得了巨大的发展，已经逐步迈入了精准化微创化的阶段。现有医疗手术场景中，医生通过控制定位器沿着植入物上下平移、左右旋转来方便最终定位，实现植入物的安放；而目前大部分的导航机器人是沿着定位器的通道进行旋转平移的微调，在机械臂的控制过程中是以通道和机械臂基座的相对位置坐标为基准预设在系统中，这种方式对于定位器的加工精度、安装精度以及机械臂的绝对定位精度有非常高的要求，当其尺寸误差或安装误差过大时，其与机械臂的实际相对位置便会与系统中预设的参数产生较大出入，进而在其微调中产生位置偏移误差，并且微调时间越久、会导致误差越大；进一步的，由于定位器通常为可拆卸部件，反复的拆装会导致在长期使用中，定位器也会发生形变或松动等情况，同样影响微调误差。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种导航机器人旋转平移方法、装置、电子设备及介质。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种导航机器人旋转平移方法，包括以下步骤：

4、s1、根据植入物的位置以及双面示踪器的当前位置，确定植入物坐标系与机械臂的基座坐标系之间的第一坐标转换关系；

5、s2、根据第一坐标转换关系，提取植入物的轴向相对于机械臂基座的目标向量；

6、s3、实时更新目标向量，设定控制周期，当目标向量发生变化时，根据最新控制周期内的新的目标向量，计算用于控制机械臂动作的控制量，并发送给机械臂执行，控制定位器沿植入物的平移或旋转运动。

7、进一步的，步骤s2中，提取所述第一坐标转换关系中的矩阵第三列为目标向量。

8、进一步的，步骤s3中，实时更新目标向量包括：当患者发生动作时，更新患者示踪器坐标系与追踪系统坐标系之间的坐标转换关系，重新计算第一坐标转换关系，实现目标向量的更新。

9、进一步的，步骤s3中，控制定位器沿植入物的平移运动包括：在最新控制周期内，根据更新后的目标向量，计算平移速度，将平移速度发送给机械臂，机械臂控制定位器沿植入物平移。

10、进一步的，步骤s3中，控制定位器沿植入物的旋转运动包括：在最新控制周期内，根据更新后的目标向量、以及植入物一端与机械臂的法兰之间的向量，计算旋转速度，将旋转速度发送给机械臂，机械臂控制定位器沿植入物旋转。

11、一种手术导航机器人旋转平移装置，包括确定模块和控制模块；

12、所述确定模块用于：

13、根据植入物的位置以及双面示踪器的当前位置，确定植入物坐标系与机械臂的基座坐标系之间的第一坐标转换关系；

14、根据第一坐标转换关系，提取植入物的轴向相对于机械臂基座的目标向量；

15、实时更新目标坐标，设定控制周期，当目标向量发生变化时，根据最新控制周期内的新的目标向量，计算用于控制机械臂动作的控制量，并发送给机械臂执行，控制定位器沿植入物的平移或旋转运动；

16、所述控制模块用于接收所述确定模块发送的控制量和控制速度，控制机械臂执行平移或旋转运动。

17、一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述指令在被所述处理器执行时用于实现上述的导航机器人旋转平移方法。

18、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执行时，实施上述的导航机器人旋转平移方法。

19、综上所述，本发明的有益之处在于：

20、本发明通过三维导航追踪系统的视觉反馈，实时捕捉确定患者的位姿，建立植入物坐标系，得到植入物在患者示踪器下的位置，建立植入物相对患者示踪器的坐标系，再通过坐标变换关系建立植入物坐标系与机械臂的基座坐标系之间的坐标转换关系，进而通过上述坐标转换关系，能够控制机械臂带动定位器以植入物为基准进行平移或旋转的运动，而不是以定位器的通道为基准，一方面并不依赖于机械臂的绝对定位精度、定位器的加工精度和安装精度，避免了误差的影响，另一方面以植入物为基准，不管患者发生怎样的移动，均能够通过视觉及时更新植入物位置，始终保证精度。

技术特征：

1.一种导航机器人旋转平移方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种导航机器人旋转平移方法，其特征在于，步骤s2中，提取所述第一坐标转换关系中的矩阵第三列为目标向量。

3.根据权利要求2所述的一种导航机器人旋转平移方法，其特征在于，步骤s3中，实时更新目标向量包括：当患者发生动作时，更新患者示踪器坐标系与追踪系统坐标系之间的坐标转换关系，重新计算第一坐标转换关系，实现目标向量的更新。

4.根据权利要求3所述的一种导航机器人旋转平移方法，其特征在于，步骤s3中，控制定位器沿植入物的平移运动包括：在最新控制周期内，根据更新后的目标向量，计算平移速度，将平移速度发送给机械臂，机械臂控制定位器沿植入物平移。

5.根据权利要求3所述的一种导航机器人旋转平移方法，其特征在于，步骤s3中，控制定位器沿植入物的旋转运动包括：在最新控制周期内，根据更新后的目标向量、以及植入物一端与机械臂的法兰之间的向量，计算旋转速度，将旋转速度发送给机械臂，机械臂控制定位器沿植入物旋转。

6.一种手术导航机器人旋转平移装置，其特征在于，包括确定模块和控制模块；

7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述指令在被所述处理器执行时用于实现如权利要求1-5中任一项所述的导航机器人旋转平移方法。

8.一种可读存储介质，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执行时，实施权利要求1-5中任一项所述的导航机器人旋转平移方法。

技术总结
本发明公开了一种导航机器人旋转平移方法，包括以下步骤：S1、根据植入物的位置以及双面示踪器的当前位置，确定植入物坐标系与机械臂的基座坐标系之间的第一坐标转换关系。还公开一种手术导航机器人旋转平移装置、一种电子设备、一种可读存储介质。本发明通过三维导航追踪系统的视觉反馈，实时捕捉确定患者的位姿，建立植入物坐标系，得到植入物在患者示踪器下的位置，建立植入物相对患者示踪器的坐标系，再通过坐标变换关系建立植入物坐标系与机械臂的基座坐标系之间的坐标转换关系，进而通过上述坐标转换关系，能够控制机械臂带动定位器以植入物为基准进行平移或旋转的运动。

技术研发人员：徐子昂,童睿,林鹏,王婧,洪洁,沈丽萍
受保护的技术使用者：杭州三坛医疗科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31