[发明专利]自动化协同工作组件及其在手术器械中的应用

说明书

一种自动化协同工作组件，包括第一运动臂、第二运动臂、工作部件和影像获取装置。影像获取装置设置于第二运动臂的一端，受第二运动臂的控制而运动，对目标实施光学定位和跟踪，目标遮挡的识别和避开。分别对第一运动臂和第二运动臂的位置、姿态和运动速度进行数值化，建立第一运动臂和第二运动臂的关联关系，并在计算机控制下实施协同运动。本发明提供的组件，用于图像引导手术器械，可以协同完成手术过程，避免碰撞，同时解决手术过程中人体、医疗器械和组织器官对跟踪目标的遮挡导致的手术中断，使得手术得以持续，保证手术的连贯性。

技术领域

本发明涉及一种能自动化运行的机械装置，尤其涉及一种组件，在计算机的控制下，各个部件之间能够互相协同，自动化完成各项任务，以及其在手术器械中的应用。

背景技术

基于光学定位的手术机器人系统，如：法国MedTech公司的ROSA Spine系统，美国Stryker公司的MAKO系统，以及天智航公司的“天玑”系统都使用光学定位实现对手术部位和手术工具(或者机械臂)的跟踪。这些系统仅配置一个机械臂，用于抓持手术工具，光学定位系统与安装机械臂的主机体分离，被另外安装在一个移动支架上。这种系统的弊端在于，机械臂进行较大范围的自动运动时会存在风险，可能会碰撞周边环境物体，造成损伤。另外，这种系统需要时刻保持手术部位和手术工具同时被光学定位跟踪系统识别跟踪，才能确保手术的顺利进行。同时，识别两个移动物体需要定位跟踪系统具有更大的识别跟踪范围，范围越大，光学定位跟踪系统的定位精度越低。另外光学定位跟踪系统基于摄像机摄像原理，存在拍摄光路遮挡情况，当手术部位或手术工具中的任何一个被遮挡时，都会造成手术中断。此外，由于两个被跟踪目标(如：手术部位与手术工具)都可能产生移动，两者同时保持跟踪时，操作者需要专门为跟踪摄像头让出拍摄的光路；还需要时刻保持手术工具朝向定位跟踪系统。由于医生操作手术器械时，其运动自由度(如：移动、旋转和翻转等)很大，容易造成手术器械被遮挡，失去追踪，给医生实施手术带来诸多不便，降低了医生设备操作上的体验。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种组件，在计算机控制下各个组件之间能自动化协同工作，完成各项工作任务。

本发明的另一个目的在于提供一种组件，在计算机控制下各个组件能实施自动化协同，完成手术操作。

本发明的再一个目的在于提供一种组件，用于图像引导手术器械，解决手术过程中人体、医疗器械和组织器官对跟踪目标的遮挡导致的手术中断，使得手术得以持续，保证手术的连贯性。

一种组件，包括：

第一运动臂，其包括若干第一支臂和至少1个第一运动关节；

第二运动臂，其包括若干第二支臂和至少1个第二运动关节；

工作部件，其设置于第一运动臂的一端，受第一运动臂的控制而运动；

影像获取装置，其设置于第二运动臂的一端，受第二运动臂的控制而运动，对目标实施光学定位和跟踪，目标遮挡的识别和避开；

分别对第一运动臂和第二运动臂的位置、姿态和运动速度进行数值化，将第一运动臂的位置信息和姿态信息与第二运动臂的位置信息和姿态信息建立关联关系，实现第一运动臂坐标系和第二运动臂坐标系之间的转换，并在计算机控制下实施协同运动。

本发明提供的影像获取装置包括若干摄像头，按规则排列组成。

本发明的组件，实施协同运动的方法如下：