[发明专利]校准方法、机械臂控制方法及外科手术系统

说明书

本申请实施例提供了校准方法、机械臂控制方法及外科手术系统，用于校准安装于机械臂的末端的目标特征结构的角度，校准方法包括：设定末端的移动路径并控制末端沿移动路径移动，移动路径包括至少三个不在同一直线的位置点；获取末端的移动路径在绝对坐标系下的第一位置；获取目标特征结构在绝对坐标系下的第二位置；根据第一位置、第二位置和预先确定的移动路径在机械臂末端坐标系下的第三位置，确定目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系。本申请实施例能够准确地确定出目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系，可用于校准目标特征结构的角度。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2020年11月07日提交的名称为“校准方法及系统”的中国专利申请202011235567.9的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本申请属于计算机辅助手术技术领域，尤其涉及一种校准方法、机械臂控制方法及外科手术系统。

背景技术

在手术中，为了保证手术的效果，例如需要对执行作业任务的目标特征结构(例如医用器械)的角度进行校准。以膝关节置换手术为例，例如需要在术前对医用器械的角度进行校准，以保证手术过程中医用器械的切割平面能够与截骨平面一致，否则一旦两个平面之间有偏差，则可能导致切割出的平面安装假体的效果不佳、甚至导致假体无法安装的问题。

若想对目标特征结构的角度进行校准，比较重要的便是需要确定目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系。经本申请的发明人发现，受目标特征结构的加工误差和装配误差的影响，现有技术无法准确地确定出目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系。

发明内容

本申请实施例提供一种校准方法、机械臂控制方法及外科手术系统，能够准确地确定出目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系，可用于校准目标特征结构的角度。

第一方面，本申请实施例提供一种校准方法，用于校准安装于机械臂的末端的目标特征结构的角度，方法包括：

设定末端的移动路径并控制末端沿移动路径移动，移动路径包括至少三个不在同一直线的位置点；

获取末端的移动路径在绝对坐标系下的第一位置；

获取目标特征结构在绝对坐标系下的第二位置；

根据第一位置、第二位置和预先确定的移动路径在机械臂末端坐标系下的第三位置，确定目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系。

第二方面，本申请实施例提供了一种机械臂控制方法，用于控制机械臂的末端搭载的目标特征结构的预定平面与目标平面对齐，控制方法包括：

通过第一方面提供的校准方法校准目标特征结构与末端之间的角度；

设定机械臂的活动平面，使末端在受到预定方向的外力作用时可以在活动平面内活动，活动平面与目标特征结构的预定平面重合；

控制机械臂活动，使预定平面与目标平面对齐。

第三方面，本申请实施例提供了一种外科手术系统，系统包括：

机械臂，机械臂的末端安装有目标特征结构；以及

控制器，经过编程以：

设定末端的移动路径并控制末端沿移动路径移动，移动路径包括至少三个不在同一直线的位置点；并且

基于获得的末端的移动路径在绝对坐标系下的第一位置、目标特征结构在绝对坐标系下的第二位置以及预先确定的移动路径在机械臂末端坐标系下的第三位置，确定目标特征结构与机械臂末端坐标系的相对位置关系。