[发明专利]自动调节鼻内镜位姿的方法和系统有效
申请号: | 201610685687.6 | 申请日: | 2016-08-18 |
公开(公告)号: | CN106256310B | 公开(公告)日: | 2018-04-13 |
发明(设计)人: | 赵保亮;胡颖;戴新新;何玉成;张朋;张建伟 | 申请(专利权)人: | 中国科学院深圳先进技术研究院 |
主分类号: | A61B1/233 | 分类号: | A61B1/233;A61B34/20;A61B17/00 |
代理公司: | 深圳中一专利商标事务所44237 | 代理人: | 张全文 |
地址: | 518000 广东省深圳*** | 国省代码: | 广东;44 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 自动 调节 鼻内镜位姿 方法 系统 | ||
技术领域
本发明属于鼻内镜位姿调节的技术领域,尤其涉及一种自动调节鼻内镜位姿的方法和系统。
背景技术
鼻内镜手术是治疗鼻腔鼻窦炎症、彻底清除鼻腔鼻窦病灶(如息肉、肿瘤)的有效方法。现有鼻内镜手术是医生左手持鼻内镜,右手持手术器械进行手术操作,这种手术方式存在如下问题:第一,单手操作只能使用一种手术器械,当需要更换手术器械时,必须反复的拿起和放下手术器械,这大大延长了手术时间。且单手操作难以完成比较复杂的手术操作,此时,必须由助手把持鼻内镜,医生用双手完成手术。第二,当医生需要改变手术视野时,需要频繁的用手调整鼻内镜。频繁的调整造成正常手术操作的多次中断,延长手术时间,降低手术效率。另外,长时间的保持一个持镜姿势容易导致医生疲劳,手部颤抖导致术区成像模糊,降低手术质量。中国专利CN201510157545.8设计的随动式鼻内镜手术辅助机器人,包括位置调整机构和姿态调整机构,其设计没有考虑鼻内镜在手术中如何实现自动调节的问题,依然靠医生或者助手手动调节机械臂改变鼻内镜的位置和姿态,鼻内镜不能实现自动调节。
上述问题亟待解决。
发明内容
针对现有技术鼻内镜不能自动调节,当医生需要改变手术视野时,需要频繁用手调整鼻内镜,造成正常手术操作的多次中断,延长手术时间的缺陷,本发明实施例提供一种自动调节鼻内镜位姿的方法和系统。
本发明提供一种自动调节鼻内镜位姿的方法,包括:
通过光学定位设备和设置在所述手术器械上的定位靶点获取所述手术器械的位姿;
根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿;
根据所述鼻内镜的目标位姿和获取的所述鼻内镜的当前位姿逆解出持镜机器人各关节的运动量;
根据所述持镜机器人各关节的运动量控制所述各关节执行相应的运动,以使所述鼻内镜自动调整至所述目标位姿。
优选的,所述通过光学定位设备和设置在所述手术器械上的定位靶点获取所述手术器械的位姿具体包括:
预先在鼻孔入口处建立基坐标系,所述基坐标系以鼻孔入口处为原点、以绕上下方向的转动为x轴方向,以绕前后方向的转动为y轴方向,以绕左右方向的转动为z轴方向,以手术器械自身轴线的深度进给运动方向为沿z轴的平移方向;
通过光学定位设备和设置在手术器械上的定位靶点获取手术器械相对于所述基坐标系的位姿。
优选的,根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿具体包括:
采用运动学分析方法根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿。
优选的,根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿之后还包括:
在所述鼻内镜的末端和所述手术器械的末端建立基于虚拟弹簧的相互作用力模型,所述基于虚拟弹簧的相互作用力模型用于辅助所述鼻内镜自动调整至所述目标位姿。
优选的,所述相互作用力模型的公式为:
其中,l0表示鼻内镜的目标位置,x表示鼻内镜与手术器械的空间距离,c是策略系数。
本发明还提供一种自动调节鼻内镜位姿的系统,包括:
获取模块,用于通过光学定位设备和设置在所述手术器械上的定位靶点获取所述手术器械的位姿;
计算模块,用于根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿;
逆解模块,用于根据所述鼻内镜的目标位姿和获取的所述鼻内镜的当前位姿逆解出持镜机器人各关节的运动量;
调整模块,用于根据所述持镜机器人各关节的运动量控制所述各关节执行相应的运动,以使所述鼻内镜自动调整至所述目标位姿。
优选的,所述获取模块具体包括:
建立单元,用于预先在鼻孔入口处建立基坐标系,所述基坐标系以鼻孔入口处为原点、以绕上下方向的转动为x轴方向,以绕前后方向的转动为y轴方向,以绕左右方向的转动为z轴方向,以手术器械自身轴线的深度进给运动方向为沿z轴的平移方向;
第一获取单元,用于通过光学定位设备和设置在手术器械上的定位靶点获取手术器械相对于所述基坐标系的位姿。
优选的,计算模块具体包括:
计算单元,用于采用运动学分析方法根据所述手术器械的位姿和预设的手术器械与鼻内镜的相对位姿关系计算得出所述鼻内镜的目标位姿。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院深圳先进技术研究院,未经中国科学院深圳先进技术研究院许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201610685687.6/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:以吸尘器附件的形式的清洁设备、特别是电动地毯刷
- 下一篇:一种肛门镜