[发明专利]手术机器人辅助定位方法、手术机器人及存储介质

权利要求书

1.一种手术机器人辅助定位方法，其特征在于，包括：

根据目标位置的位姿确定约束空间的位姿，所述约束空间关于末端工具的期望路径对称，且所述目标位置位于所述期望路径上；

如果所述末端工具在所述约束空间中的位姿显示所述末端工具的特征点与所述期望路径之间存在垂直偏差，则向所述末端工具输出用于消除所述垂直偏差的第一反馈力，所述第一反馈力随着垂直距离当量的减小而逐渐减小，直至为零。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

检测到所述末端工具的当前速度可使得所述末端工具超出所述约束空间边界时，向所述末端工具输出第二反馈力；

所述第二反馈力随着危险因子的降低而降低直至为零，所述第二反馈力垂直于所述期望路径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述末端工具在所述约束空间中的位姿显示所述末端工具的朝向与所述期望路径之间存在方向夹角，则向所述末端工具输出用于消除所述方向夹角的反馈力矩；

所述反馈力矩随着方向夹角的减小而逐渐减小，直至为零。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方向夹角为所述末端工具的轴线方向与所述期望路径走向之间的夹角，所述期望路径的走向根据所述目标位置对应的前倾角和外展角确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束空间底部外延有包络约束子空间，所述包络约束子空间为半球形，且半径与所述约束空间底部半径相同，所述目标位置位于所述包络约束子空间的球心上；

在检测到所述末端工具在所述包络约束子空间中与目标位置存在超限距离时，还向所述末端工具输出用于消除超限距离的第三反馈力；

所述第三反馈力随着超限距离的减小而单调减小直至为零，所述超限距离为所述末端工具与所述目标位置之间的距离；或者是所述末端工具在平行于期望路径方向上与所述目标位置之间的距离。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述末端工具在所述约束空间的边界的任一位置受到的第一反馈力的强度相同；

所述第一反馈力与垂直距离当量之间满足线性关系、多项式关系，指数关系或反比关系。

7.根据权利要求2-3或5任一所述的方法，其特征在于，

在所述末端工具受到第二反馈力时，所述第二反馈力与危险因子之间满足线性关系、多项式关系，指数关系或反比关系；

在所述末端工具受到反馈力矩时，所述反馈力矩与方向夹角之间的满足线性关系、多项式关系，指数关系或反比关系；

在所述末端工具受到第三反馈力时，所述第三反馈力与超限距离之间满足线性关系、多项式关系，指数关系或反比关系。

8.一种手术机器人，其特征在于，包括：

末端工具，用于在操作者的控制下实施相应的手术操作；

机械臂，连接所述末端工具，用于向所述末端工具输出用于消除垂直偏差的第一反馈力；

导航装置，用于获取目标位置的位姿参数和末端工具的位姿参数，并根据所述目标位置的位姿参数和所述末端工具的位姿参数确定所述末端工具在约束空间中的位姿，所述约束空间关于所述末端工具的期望路径对称，且所述目标位置位于所述期望路径上；

控制器，用于如果所述末端工具在所述约束空间中的位姿显示所述末端工具的特征点与所述期望路径之间存在垂直偏差，则控制所述机械臂向所述末端工具输出用于消除所述垂直偏差的第一反馈力，所述第一反馈力随着垂直距离当量的减小而逐渐减小，直至为零。

9.根据权利要求8所述的手术机器人，其特征在于，

所述控制器还用于在所述导航装置获取的所述末端工具在所述约束空间中的运动数据，显示所述末端工具的当前速度可使得所述末端工具超出所述约束空间边界时，向所述末端工具输出第二反馈力，所述第二反馈力随着危险因子的降低而降低直至为零，所述第二反馈力垂直于所述期望路径。