手术机器人摆位推荐系统及定位方法与流程

本公开涉及计算机及医疗器械，尤其涉及一种手术机器人摆位推荐系统及定位方法。

背景技术：

1、手术机器人的出现克服了传统微创手术的诸多缺陷，提高了手术效率和质量。传统的微创手术机器人多为单个台车形式（一般包括3或4个手术臂），因此台车摆位较为简单，但同时也存在多种问题如单台车上的多个手术臂之间容易碰撞打架、手术开孔位置相对局限、台车占用面积较大且不利于转移等。而基于多台车模块化的手术机器人可以将手术单独分开，使得医生可以根据实际需求配置台车或手臂数量，实现灵活摆位，由于台车的体积大大降低，降低了占地面积，更适用于现有手术室，降低使用成本，但同时也引入了多台车的摆位问题。

2、现有手术机器人多台车摆位方式中，通过用户根据经验手动调整进行，无摆位推荐和判断功能，无法确认是否处于最佳摆位状态；采用例如cmr、hugo产品中台车定位只能实现姿态粗定位，无法得到位置精确定位，且操作复杂，手术中若要调整台车位置需要重复相关操作；采用第三方商业化的光学定位系统，价格昂贵，不利于成本控制，推广应用困难。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例的第一方面提供了一种手术机器人摆位推荐系统，包括：定位系统，被配置为计算手术机器人的台车之间和/或台车与患者之间的位姿变换关系，基于位姿变换关系确定定位信息；数据库，被配置为存储不同手术类型及场景的台车摆位相关数据；台车摆位控制器，被配置为获取患者的相关数据，基于相关数据和定位信息从数据库中匹配对应的台车摆位相关数据，基于台车摆位相关数据确定台车摆位信息，将台车摆位信息输出至手术机器人以对台车进行定位，台车摆位信息包括台车的摆放位姿和摆放区域范围。

2、根据本公开的实施例，定位系统包括：至少一个定位靶标，设置在台车、台车承载的机械手臂中的至少之一上；成像装置，被配置为对至少一个定位靶标进行成像，得到图像；处理器，被配置为对图像进行处理，获得至少一个定位靶标位姿信息，对位姿信息进行坐标变换，获得位姿变换关系以及基于位姿变换关系确定定位信息。

3、根据本公开的实施例，成像装置还被配置为周期性采集至少一个定位靶标的位置，获得多帧图像；处理器还被配置为基于多帧图像确定台车的稳定状态。

4、根据本公开的实施例，成像装置包括红外相机或普通相机；在成像装置为红外相机的情况下，图像中的不同定位靶标由不同排列方式的高反光红外球或主动发光红外球进行区分；在成像装置为普通相机的情况下，图像中的不同定位靶标由不同排列方式的球或发光体进行区分，或者由排列方式相同，颜色不同的球或发光体进行区分，或者由二维码进行区分。

5、根据本公开的实施例，数据库包括本地数据库和在线数据库；本地数据库被配置为存储不同手术类型及场景的历史台车摆位相关数据；在线数据库被配置为存储不同手术类型及场景的最新台车摆位相关数据；其中，在满足预设条件的情况下，采用在线数据库中的最新台车摆位相关数据对本地数据库中的历史台车摆位相关数据进行更新。

6、根据本公开的实施例，还包括：台车摆位监控装置，被配置为对台车基于台车摆位信息进行摆位后的姿态信息进行监控，基于姿态信息生成第一提示信息，第一提示信号至少包括台车当前摆位是否位于摆放区域范围、当前摆位姿态与摆放位姿的误差。

7、根据本公开的实施例，还包括：人机交互接口，被配置为输入启动摆位推荐指令或输入患者的相关数据或者自定义台车摆位信息；台车摆位控制器还被配置为将台车摆位信息与自定义的台车摆位信息进行对比，在自定义的台车摆位信息对应的摆放区域范围在台车摆位信息的摆放区域范围内时，输出自定义的台车摆位信息至手术机器人，在定义的台车摆位信息对应的摆放区域范围超出台车摆位信息的摆放区域范围时，输出台车摆位信息至手术机器人，并通过人机交互接口输出第二提示信息至用户，其中，第二提示信息为风险提示。

8、根据本公开的实施例，患者的相关数据至少包括手术类型，定位信息包括手术台定位信息和台车定位信息。

9、本公开实施例的第二方面提供了一种手术机器人定位方法，包括：通过定位系统确定手术机器人的台车是否处于稳定状态；响应于手术机器人的台车处于稳定状态，通过定位系统计算手术机器人的台车之间和/或台车与患者之间的位姿变换关系，基于位姿变换关系确定定位信息；通过台车摆位控制器获取患者的相关数据，基于相关数据和定位信息从数据库中匹配对应的台车摆位相关数据，基于台车摆位相关数据确定台车摆位信息，将台车摆位信息输出至手术机器人以对台车进行定位，台车摆位信息包括台车的摆放位姿和摆放区域范围。

10、根据本公开的实施例，计算手术机器人的台车之间和/或台车与患者之间的位姿变换关系，包括：对设置在台车、台车承载的机械手臂中的至少之一上的至少一个定位靶标进行成像，得到图像；对图像进行处理，获得至少一个定位靶标位姿信息，对位姿信息进行坐标变换，获得位姿变换关系。

11、根据本公开的实施例提供的手术机器人摆位推荐系统及定位方法，至少具备以下有益效果：

12、通过定位系统获取台车之间、台车与患者之间的位姿变化关系，进而可以获取精确的定位信息，提高了手术机器人定位的精度。通过台车摆位控制器获取摆放位姿和摆放区域范围对手术机器人进行定位，同时保证了姿态的精定位和位置的精定位，提高了手术机器人定位的精度。该定位系统实现了手机机器人的智能定位，解决多个台车之间定位以及台车摆位困难的问题，操作更加简便，缩短手术准备时间，提高手术效率和安全性。

技术特征：

1.一种手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，所述定位系统包括：

3.根据权利要求2所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，所述成像装置还被配置为周期性采集所述至少一个定位靶标的位置，获得多帧图像；

4.根据权利要求2所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，所述成像装置包括红外相机或普通相机；

5.根据权利要求1所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，所述数据库包括本地数据库和在线数据库；

6.根据权利要求1所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1或6所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的手术机器人摆位推荐系统，其特征在于，所述患者的相关数据至少包括手术类型，所述定位信息包括手术台定位信息和台车定位信息。

9.一种手术机器人定位方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的手术机器人定位方法，其特征在于，所述计算所述手术机器人的台车之间和/或所述台车与患者之间的位姿变换关系，包括：

技术总结本公开实施例提供了一种手术机器人摆位推荐系统及定位方法，推荐系统包括：定位系统，被配置为计算手术机器人的台车之间和/或台车与患者之间的位姿变换关系，基于位姿变换关系确定定位信息；数据库，被配置为存储不同手术类型及场景的台车摆位数据；台车摆位控制器，被配置为获取患者的相关数据，基于相关数据和定位信息从数据库中匹配对应的台车摆位信息，将台车摆位信息输出至手术机器人以对台车进行定位，台车摆位信息包括台车的摆放位姿和摆放区域范围。技术研发人员：高连胜,乌彩妮,高德中受保护的技术使用者：杭州华匠医学机器人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20