[发明专利]导航及复位操作控制系统及方法

说明书

本发明涉及导航复位机器人技术领域，尤其涉及一种导航及复位操作控制系统及方法，导航及复位操作控制系统包括主控装置、示踪装置和操作装置，主控装置包括主机和光学跟踪器，示踪装置包括目标体示踪器，目标体示踪器设置于目标体上，光学跟踪器用于获取实际工作空间中目标体示踪器的几何特征，主机用于通过匹配预备影像与中间影像，将预备影像转换到中间影像中，并通过中间影像中的目标体示踪器的几何特征与实际工作空间中的目标体示踪器的几何特征，将预备影像转换到实际工作空间中，主机还用于获得操作装置在实际工作空间中的目标位姿，控制操作装置移动至目标位姿进行复位。能够实时跟踪目标体，用于实际工作中对目标体精确的复位与定位。

技术领域

本发明涉及导航复位机器人技术领域，尤其涉及一种导航及复位操作控制系统及方法。

背景技术

现有的导航方案最接近的是直接利用术中影像，将术中影像转换到真实手术空间，容易受到术中影像范围的影响。无法提供实时追踪骨折骨块的功能，不能直接用于骨折复位。

现有的骨折复位方案主要有根据术中X光判断骨折复位的情况，需要不断调整，放射量大，且由于二维信息无法完整表达三维位姿，无法实现精确复位。还有一种是切开骨折部位，在可见的情况下实现复位，创口大，不利于病人恢复。因此，现有技术中，不论是实际工业或是医学领域，对于较为隐蔽，难以暴露且无法直观获得位置状态的目标体，都没有能够实时追踪的控制系统，而且更没有能够操作目标体实现精确复位的控制系统。

发明内容

本发明提供一种导航及复位操作控制系统及方法，用以解决现有技术中对于较为隐蔽，难以暴露且无法直观获得位置状态的目标体无法进行实时追踪的缺陷，实现实时的三维导航，能够实时跟踪目标体，以三维模型和预备图像的方式反馈给操作者，用于实际工作中对目标体精确的复位与定位。

本发明提供一种导航及复位操作控制系统，包括主控装置、示踪装置和操作装置，所述主控装置包括主机和光学跟踪器，所述示踪装置包括目标体示踪器，所述目标体示踪器设置于目标体上，所述光学跟踪器用于获取实际工作空间中所述目标体示踪器的几何特征，所述主机用于通过匹配预备影像与中间影像，将预备影像转换到中间影像中，并通过所述中间影像中的所述目标体示踪器的几何特征与实际工作空间中的所述目标体示踪器的几何特征，将所述预备影像转换到实际工作空间中，所述主机还用于获得所述操作装置在实际工作空间中的目标位姿，控制所述操作装置移动至所述目标位姿进行复位。

根据本发明提供的一种导航及复位操作控制系统，所述光学跟踪器还用于实时获取实际工作空间中所述目标体示踪器的位姿，所述主机还用于将所述预备影像实时转换到实际工作空间中，并获取所述目标体在实际工作空间中的位姿。

根据本发明提供的一种导航及复位操作控制系统，所述示踪装置还包括工具示踪器，所述工具示踪器设置于工具上，所述光学跟踪器还用于实时获取实际工作空间中所述工具示踪器的位姿，所述主机还用于获取所述工具在实际工作空间中的位姿。

根据本发明提供的一种导航及复位操作控制系统，所述示踪装置还包括操作装置示踪器，所述操作装置示踪器设置于操作装置上，所述光学跟踪器还用于实时获取实际工作空间中所述操作装置示踪器的位姿，所述主机还用于获取所述操作装置在实际工作空间中的位姿，并根据所述目标体在实际工作空间中的目标位姿，获得操作装置在实际工作空间中的目标位姿，控制所述操作装置移动至所述目标位姿进行复位。

根据本发明提供的一种导航及复位操作控制系统，所述操作装置包括机械臂控制器和具有六个自由度以上的机械臂，所述机械臂与所述机械臂控制器连接，所述机械臂控制器与所述主机连接，所述机械臂上设有操作装置示踪器。

本发明还提供一种应用如上所述的导航及复位操作控制系统进行的导航及复位操作方法，包括：

获取预备影像和中间影像；

根据所述预备影像和所述中间影像，将所述预备影像转换到所述中间影像中；