[发明专利]一种基于机械臂的手术机器人系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于机械臂的手术机器人系统，其特征在于，包括：机械臂、手术台车、光学相机、人工操控模块和控制器；

所述机械臂安装于所述手术台车上，所述机械臂包括延伸臂、机械关节和机械抓手，多节所述延伸臂通过所述机械关节连接，所述延伸臂的末端安装所述机械抓手，所述机械抓手用于夹持手术工具，所述机械抓手在所述延伸臂和所述机械关节的带动下能够实现预设距离内的三自由度运动；

所述机械臂在所述手术台车的带动下移动至手术床旁，使得所述手术床位于所述机械臂的臂展延伸范围内；

所述人工操控模块用于针对所述机械臂的每个机械关节进行操控，使得所述机械关节控制对应的延伸臂或机械抓手向预设方向旋转；

所述光学相机用于采集所述机械臂相对于所述手术床上患者的相对位置及角度的视频流，并发送至所述控制器；

所述控制器根据所述光学相机采集到的视频流自动分析得到所述机械臂的运动路径，并根据所述运动路径向所述机械臂发送控制指令，所述机械臂根据所述控制指令运动至所夹持的所述手术工具到达预设位置和角度。

2.根据权利要求1所述的基于机械臂的手术机器人系统，其特征在于，还包括监控系统，所述监控系统分别与所述光学相机和所述控制器相连接，所述监控系统用于显示所述光学相机采集到的实时视频，并与所述控制器实现数据指令交互。

3.根据权利要求1所述的基于机械臂的手术机器人系统，其特征在于，所述人工操控模块采用软件操控按键、控制手柄和/或脚踏开关实现；

所述软件操控按键设置于所述监控系统，针对所述软件操控按键的操作指令发送至所述控制器，由所述控制器根据所述操作指令控制所述机械臂运动；

所述控制手柄或脚踏开关上设置有针对每个机械关节的操控按键，以控制对应的延伸臂或机械抓手向预设方向旋转。

4.根据权利要求1所述的基于机械臂的手术机器人系统，其特征在于，所述光学相机的视频采集区域对应所述机械臂的臂展延伸范围，且针对所述手术床上患者的视频采集方向不会受到阻挡。

5.根据权利要求1所述的基于机械臂的手术机器人系统，其特征在于，所述手术工具到达预设位置和角度后，所述机械臂在带动所述手术工具按照预设方向运动预设距离。

6.一种手术机器人系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述的基于机械臂的手术机器人系统，包括：

规划所要实施手术的位置和角度；

将实施手术的位置和角度发送至手术机器人系统的控制器；

根据实施手术的位置和角度以及光学相机采集到的机械臂相对于手术床的视频流，规划机械臂到达对应位置和角度的路径；

所述机械臂夹持所需的手术工具根据规划的路径到达实施手术的位置和角度，并根据操控指令在预定平面移动预设距离以实施手术；

所述机械臂在手术实施完成后按照规划路径返回原位置。

7.根据权利要求6所述的手术机器人系统的控制方法，其特征在于，所述机械臂根据规划的路径到达实施手术的位置和角度的过程包括：

所述控制器根据自动分析得到的运动路径向所述机械臂发送控制指令，使得所述机械臂根据所述控制指令运动至所夹持的手术工具到达预设位置和角度；

通过设置于监控系统的软件操控按键进行操作，由所述控制器根据所述软件操控按键的操作指令控制所述机械臂运动，使得所述机械抓手所夹持的手术工具到达预设位置和角度；

通过控制手柄或脚踏开关上设置的针对每个机械关节的操控按键进行操作，以控制对应的延伸臂或机械抓手向预设方向旋转，使得所述机械抓手所夹持的手术工具到达预设位置和角度。