[发明专利]手术机器人调整系统

说明书

本发明提供了一种手术机器人调整系统，通过在每个机械臂上均设置光学靶镜，利用光学跟踪仪测量光学靶镜的位置和欧拉角，计算模块根据上述测量值，计算获得光学靶镜之间的姿态映射关系，根据上述光学靶镜之间的姿态映射关系，以及每个机械臂的手术器械臂与该机械臂上的光学靶镜之间的姿态映射关系，计算出手术器械臂之间的姿态映射关系。手术机器人根据手术器械臂之间的姿态映射关系，对相应的手术器械臂进行位姿控制，提高了手术机器人的运动控制精度。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种手术机器人调整系统。

背景技术

在二十世纪初产生了以腹腔镜为代表的微创伤外科手术，即医生通过细长的手术工具通过人体表面的微小切口深入到人体内部进行手术操作，但该种腹腔镜手术技术存在着工具自由度缺少、反向操作协调性差、缺乏立体视觉的缺陷。

基于上述腹腔镜手术技术存在的缺陷，计算机辅助手术系统受到了国内外医生的青睐，其中尤其以微创伤外科手术机器人系统最为突出。

在微创伤手术过程中，针对不同的手术部位和不同的手术操作，需要手术开始阶段通过调整手术机器人的操作位置，以使得医生能更加方便、顺利地完成手术操作。专利CN102579133A中描述的da Vinci手术系统，请参考图1，如图1所示，手术机器人调整系统总共有四条机械臂(图中标号分别为①、②、③、④)，每条机械臂均包括调整臂2’(图中四条机械臂的调整臂标号为：2’-1、2’-2、2’-3、2’-4)与所述调整臂2’连接的主动臂3’(图中四条机械臂的主动臂标号为：3’-1、3’-2、3’-3、3’-4)、及与所述主动臂3’连接的手术器械臂4’(图中四条机械臂的手术器械臂标号为4’-1、4’-2、4’-3、4’-4)，调整臂2’固定于底座,上用于在术前调整机械臂的整体位置，主动臂用于进一步调整与之相连的手术器械臂的整体位置，手术器械臂用于对患者5’进行微创伤手术，调整臂2’，主动臂3’，手术器械臂4’之间及其内部各构件之间通过关节连接。而微创伤外科手术机器人系统中各个关节的精度影响和决定着整个机器人系统的运动精度和工作性能。其中，手术机器人调整系统的精度又对整个系统的控制精度影响很大。在微创伤手术过程中，任何关节的不精确测量都会造成手术过程中病变组织切除乃至打结缝合等复杂操作的不准确性，影响整个手术的成功甚至是对病人造成额外的伤害。同时在微创伤手术中，手术器械都是通过一个较小的口子进入人体内部需要治疗的部位，因此手术部位空间狭小，需要精确控制手术器械之间位置，防止发生碰撞。

目前在国际上，美国、法国、德国、日本等都相继开展了微创伤外科手术机器人的研究，并产生一系列样机。但这些样机结构相似或者相同，手术机器人调整系统通常采用关节传感器对机械臂的各个关节进行单独测量以实现对机械臂的定位，例如电位器、编码器等。该种测量方式虽然简单方便，但存在着以下缺点：1)由于机械臂的关节过多，每个关节均需要应用关节传感器，因此应用关节传感器数量较多，增加了成本；2)电位器、编码器的精度不高，多关节的串联计算会降低整条机械臂的定位精度，从而影响整个机器人的控制精度；3)电位器容易受外力的影响，导致测量精度不准确。因此，发明一种新的手术机器人调整系统，对于提高手术机器人的控制精度有着非常重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手术机器人调整系统，以解决使用现有技术中机械臂的每个关节均采用关节传感器实现对手术机器人机械臂的定位过程中，存在误差累计，导致整条机械臂的定位精度降低，从而影响整个机器人的控制精度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种手术机器人调整系统包括：

底座及固定在所述底座上的至少一个机械臂，每个所述机械臂包括依次连接的调整臂、主动臂及手术器械臂，所述调整臂与所述底座相连，

光学跟踪系统，所述光学跟踪系统包括光学靶镜及光学跟踪仪，每个机械臂上均设置有所述光学靶镜，所述光学跟踪仪测量光学靶镜的位置和欧拉角；