[发明专利]用于手术导航的设备及手术机器人

权利要求书

1.一种用于手术导航的设备，其特征在于，包括：

光学跟踪定位装置，用于检测待定位装置的第一空间位置和第一姿态；

加速度跟踪定位装置，用于检测待定位装置的空间线性加速度和空间角加速度；

融合定位装置，用于根据检测到的第一空间位置和第一姿态以及待定位装置的空间线性加速度和空间角加速度确定待定位装置的第二空间位置和第二姿态作为待定位装置的空间位置和姿态；

融合定位装置根据在第一时刻检测到的待定位装置的第一空间位置和第一姿态以及在第一时刻与第二时刻之间检测到的待定位装置的空间线性加速度和空间角加速度，确定待定位装置在第二时刻的第二空间位置和第二姿态，其中，第一时刻早于第二时刻；

第一时刻是光学跟踪定位装置开始处于定位失效状态之前最后一次检测到第一空间位置和第一姿态的时刻，第二时刻是光学跟踪定位装置开始处于定位失效状态时或之后的时刻，

其中，在光学跟踪定位装置处于定位失效状态之前，融合定位装置将第一空间位置和第一姿态作为待定位装置的空间位置和姿态。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，融合定位装置根据第一时刻与第二时刻之间检测到的待定位装置的空间线性加速度和空间角加速度计算待定位装置在第一时刻与第二时刻之间的空间位置变化和姿态变化，并根据第一时刻检测到的待定位装置的第一空间位置和第一姿态，以及在第一时刻与第二时刻之间的空间位置变化和姿态变化确定待定位装置在第二时刻的第二空间位置和第二姿态。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，融合定位装置根据第i时刻与第i-1时刻之间检测到的待定位装置的空间线性加速度和空间角加速度计算待定位装置在第i-1时刻与第i时刻之间的空间位置变化和姿态变化，并根据计算得到的第i-1时刻的待定位装置的第二空间位置和第二姿态，以及在第i-1时刻与第i时刻之间的空间位置变化和姿态变化确定待定位装置在第i时刻的第二空间位置和第二姿态，

其中，i为大于等于3的整数，第i-1时刻早于第i时刻。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在光学跟踪定位装置处于定位正常状态时，融合定位装置将第一空间位置和第一姿态作为待定位装置的空间位置和姿态。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，光学跟踪定位装置包括定位传感器和定位标志点阵列，

其中，当定位传感器检测不到定位标志点阵列，或者定位传感器检测到定位标志点阵列处于特定姿态时，融合定位装置确定光学跟踪定位装置处于定位失效状态；

当定位传感器检测到定位标志点阵列且检测到定位标志点阵列没有处于特定姿态时，融合定位装置确定光学跟踪定位装置处于定位正常状态。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括：

报警装置，当光学跟踪定位装置处于定位失效状态超过预定时间段时，提示操作者光学跟踪定位装置处于定位失效状态已超过预定时间段。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述预定时间段通过下述方式确定：

从一时刻开始，对待定位装置的第一空间位置和第一姿态、第二空间位置和第二姿态进行连续检测，将空间位置误差初次大于空间位置误差阈值或姿态误差初次大于姿态误差阈值的时刻与所述一时刻之间的时间差作为预定时间段，

其中，空间位置误差为在同一时刻检测到的待定位装置的第一空间位置与第二空间位置之间的误差，姿态误差为在同一时刻检测到的待定位装置的第一姿态与第二姿态之间的误差。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，光学跟踪定位装置以定位传感器的位置为参考点来检测第一空间位置和第一姿态，其中，定位传感器被固定于手术室的预定位置。

9.一种手术机器人，其特征在于，包括：

用于夹持待定位装置的机械臂，以及

权利要求1至8中任一权利要求所述的用于手术导航的设备。