[发明专利]位姿监测系统、方法、手术机器人系统和存储介质

说明书

本发明提供了一种位姿监测系统、方法、手术机器人系统和存储介质，所述位姿监测系统，应用于手术机器人系统，手术机器人系统包括至少两个底座，每一个底座上设有至少一个机械臂，位姿监测系统包括：第一位姿获取模块，用于获取各底座的位姿信息；第二位姿获取模块，用于获取各机械臂的各关节的位姿信息；以及控制器，与第一位姿获取模块和第二位姿获取模块通信连接，用于根据各底座的位姿信息和对应的机械臂的各关节的位姿信息，得到各机械臂的末端的位姿信息。本发明可以完成对手术机器人系统多底座位姿的监测，实现了在使用多底座台车的情况下，对任一底座上的机械臂的末端的位姿进行监测。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种位姿监测系统、方法、手术机器人系统和存储介质。

背景技术

目前，将机器人制造技术应用于医学外科领域已经受到广泛关注，是机器人研究领域的前言热点之一。机器人技术不仅在手术精确定位、手术微创、无损诊疗等方面带来了巨大的技术变革，而且正在改变常规医疗外科的许多概念，因此机器人化手术医疗设备的开发和研制，无论对临床医学还是康复工程方面都具有十分重要的意义。

目前医学外科机器人系统的研究已经广泛应用于多个医学领域，例如基于超声的远程遥控操作外科手术系统、用于心脏瓣膜修复的遥控操作机器人系统、用于纤维外科的微创伤机器人系统、用于腹外科的声控手术系统等。

现有技术中的手术机器人系统大多为单底座、单手术台车，但是单底座、单手术台车的摆位方式单一，手术器械位置受到极大限制，因此有必要实现多底座的手术机器人系统，然而目前还没有较好的位姿监测方案，无法对任一底座上的手术器械的位姿进行计算，因此，无法实现对多底座的手术机器人系统的准确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位姿监测系统、方法、手术机器人系统和存储介质，可以对手术机器人的多底座进行位姿监测，实现在使用多底座台车的情况下，对任一底座上的机械臂的末端的位姿进行监测，进而可以计算出机械臂的末端的手术器械在内窥镜视野下的位姿，实现对多底座台车的控制，使得多底座台车的手术机器人可以应用在不同手术场景下，增加了手术应用场景和其摆位灵活度。

为达到上述目的，本发明提供一种位姿监测系统，应用于手术机器人系统，所述手术机器人系统包括至少两个底座，每一个所述底座上设有至少一个机械臂，所述位姿监测系统包括：

第一位姿获取模块，用于获取各所述底座的位姿信息；

第二位姿获取模块，用于获取各所述机械臂的各关节的位姿信息；以及

控制器，与所述第一位姿获取模块和所述第二位姿获取模块通信连接，用于分别根据各所述底座的位姿信息和对应的所述机械臂的各关节的位姿信息，得到各所述机械臂的末端的位姿信息。

可选的，所述第一位姿获取模块包括磁场发生器和磁感应器：

每一个所述底座上安装有至少一个所述磁感应器；

所述磁场发生器用于在预定范围内产生交变电磁场；

所述磁感应器用于在所述电磁场中感应出相应的感应电流；

所述控制器用于基于所述感应电流计算得到所述磁感应器所在底座的位姿信息。

可选的，所述控制器用于基于所述感应电流和预先存储的位姿标定结果计算得到所述磁感应器所在底座的位姿信息。

可选的，所述磁感应器包括至少两个用于在所述电磁场中感应出相应的感应电流的磁感应线圈，所述至少两个所述磁感应线圈之间具有一定夹角。

可选的，所述第一位姿获取模块包括光学跟踪仪和光学靶标；

每一个所述底座上安装有至少一个所述光学靶标；

所述光学跟踪仪用于跟踪所述光学靶标的位姿信息；