[发明专利]一种白内障无缝合角膜切口控制与路径设置的机械操作臂

权利要求书

1.一种用于白内障无缝合角膜切口的机械操作臂，包括机器操作臂和安装于所述机器操作臂上的手术刀(1)，所述机器操作臂包括夹持所述手术刀(1)的夹持装置(2)和驱动所述夹持装置(2)摆动的驱动臂；所述驱动臂上设置有第一线性马达(3)和第二线性马达(4)，所述夹持装置(2)装有第三线性马达(5)，其特征在于，还包括显微镜摄像系统，所述机械操作臂通过以下步骤运行：

步骤一：使用显微镜摄像系统拍摄眼部图像；

步骤二：步骤一中的图像用于计算虹膜、手术刀的位置和相对深度，切口位置定位在虹膜边缘上距离瞳孔中心最近的一个点；

步骤三：将所述机器操作臂控制手术刀(1)沿设定的切口路径运动 ；

切口路径定义如下：

S1：手术刀(1)进入角膜层(6)；

S2：手术刀(1)抬起40-50度，在第一个远程中心点(7)执行RCM运动；

S3：手术刀(1)按照S2中的角度前进直到抵达第二个远程中心点(8)；

S4：执行RCM运动，手术刀(1)下降40-50度；

S5：手术刀(1)按照S4的角度继续前进直至穿过角膜层(6)；

手术刀(1)执行RCM运动，RCM点的位置固定，RCM点的控制策略公式如下：

其中，x_R为RCM点的X轴坐标位置；y_R为RCM点的Y轴坐标位置；L₁为第一线性马达的线性位移；L₂为第二线性马达的线性位移；L_tool为夹持装置与手术刀刀尖的距离；L₃为第三线性马达的线性位移；为手术刀刀面与夹持装置连接端的夹角；θ为手术刀刀面与水平面的夹角；L_o为刀面长度；dm为L₃到L₁或L₂水平轴的垂直距离；

手术刀(1)围绕RCM点旋转，且θ的角度变化轨迹为θ＝f(t)，第一线性马达、第二线性马达和第三线性马达的设定轨迹公式如下：

其中，h为第一线性马达和第二线性马达的直线距离。

2.根据权利要求1所述的用于白内障无缝合角膜切口的机械操作臂，其特征在于，所述机器操作臂的控制方法为，所述第一线性马达(3)、所述第二线性马达(4)和第三线性马达(5)通过使用线性插值的方法定义从上一个目标位置到下一个目标位置之间的位置，并设定两个目标位置之间的步长。

3.根据权利要求2所述的用于白内障无缝合角膜切口的机械操作臂，其特征在于，每一步目标位置通过计算所述切口路径运动来获得每一毫秒的位置。

4.根据权利要求1所述的用于白内障无缝合角膜切口的机械操作臂，其特征在于，在进行步骤一前，对显微镜摄像系统和机器操作臂进行初始化，在初始化过程中，机器操作臂和显微镜摄像系统的X轴和Y轴坐标保持一致。