[发明专利]一种基于增强现实的力反馈手术机器人控制系统

摘要

本发明涉及一种基于增强现实的力反馈手术机器人控制系统，属于人机交互控制技术领域。该系统包括操作端、3D显示器、运动控制器、反馈单元、增强现实处理单元、虚拟环境单元、执行端以及3D内窥镜；操作端发送坐标信息至运动控制器；运动控制器发送运动控制命令至执行端；执行端发送位移信息至虚拟环境单元；虚拟环境单元发送图像信息至增强现实处理单元，发送触觉信息至力反馈单元；力反馈单元发送触觉反馈至操作端；3D内窥镜发送手术现场的影像视频至增强现实处理单元；增强现实处理单元将增强现实视频发送至3D显示器。本发明提供的一种基于增强现实的力反馈手术机器人控制系统，能够有效提高手术机器人的操作精度、安全性以及可靠性。

主权项

一种基于增强现实的力反馈手术机器人控制系统，其特征在于：该系统包括操作端(1)、3D显示器(2)、运动控制器(3)、增强现实处理单元(5)、虚拟环境单元(6)、执行端(7)以及3D内窥镜(8)；所述操作端(1)发送坐标信息至运动控制器(3)；所述运动控制器(3)发送运动控制命令至执行端(7)；执行端(7)将位移信息发送至虚拟环境单元(6)；所述虚拟环境单元(6)发送图像信息至增强现实处理单元(5)；所述3D内窥镜(8)发送手术现场的影像视频至增强现实处理单元(5)；所述增强现实处理单元(5)将增强现实视频发送至3D显示器(2)；所述系统还包括力反馈单元(4)，所述虚拟环境单元(6)发送触觉信息至力反馈单元(4)，所述力反馈单元(4)发送触觉反馈至操作端(1)；所述增强现实处理单元(5)用于接收图像信息及手术现场的影像视频，通过图像处理算法完成三维虚拟环境器官与手术部位标定、配准和跟踪叠加，提示病变组织，然后将增强现实视频发送至3D显示器；所述虚拟现实单元(6)用于将病人的影像资料转换成为三维虚拟模型，根据执行端(7)发送的位移信息判断手术器械与虚拟环境中病变组织与正常组织的相对坐标关系，并生成触觉信息和图像信息，将触觉信息发送至力反馈单元(4)，将虚拟环境中的图像信息传递给增强现实处理单元(5)；所述触觉信息为根据解剖学模型生成最优手术路径以及力反馈引导信息；力反馈引导信息包括正常组织的力反馈信息和病变组织的力反馈信息以及在设定手术路径中操作时的触觉交互信息；所述图像信息包括虚拟组织形变模拟信息。