[发明专利]防止眼科手术发生碰撞的方法、机器人、设备及存储介质

权利要求书

1.一种防止眼科手术发生碰撞的方法，其特征在于，所述方法包括：

针对患者头部和眼科手术机器人的末端器械，分别建立患者头部模型和末端器械模型，并对所述患者头部模型和末端器械模型进行简化，以得到所述患者头部的规则球体模型和所述末端器械的规则圆柱体模型；

所述患者头部模型和末端器械模型均为不规则体模型；

确定所述规则圆柱体模型的最大包络半径，将所述最大包络半径与规则球体模型的半径进行叠加，得到用于调整规则球体模型的新半径，以新半径作为规则球体模型的半径，对所述规则球体模型进行调整，得到目标规则球体模型；

计算所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离，以所述最短距离作为所述末端器械与患者头部是否发生碰撞的参考值；

始终保持器械末端与患者头部的距离大于或等于参考值，以防止末端器械与患者头部发生碰撞。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述患者头部模型进行简化，具体为：使用一个三维球体模型包络患者头部模型，以将所述患者头部模型简化为规则球体模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述末端器械模型进行简化，具体为：使用一个规则圆柱体模型包络末端器械模型，以将所述末端器械模型简化为规则圆柱体模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于矢量算法计算所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离，具体包括：

计算所述目标规则球体模型圆心点与所述规则圆柱体模型中心轴直线段端点间线段向量，在所述中心轴直线段向量方向上的投影，公式如下：

（1）

其中，A和B为所述中心轴直线段的两个端点，O为圆心点，C为圆心点O在中心轴直线段向量方向上的投影点，为方向上的单位向量；

其中，为向量和内积，则：

（2）

其中，为和之间的夹角；

根据公式（1）和（2）得到：

（3）

其中，为AC的长度；

定义为AC的长度：

（4）

则：

其中，时，C落在A左侧，时，C落在AB之间，时，C落在B右侧；

基于公式（1）-公式（4）得到，用于计算最短距离的计算公式，如下：

（5）；

基于所述公式（5）计算得到，所述目标规则球体模型球心坐标点，与所述规则圆柱体模型中心轴直线段的最短距离。

5.一种眼科手术机器人，其特征在于，所述眼科手术机器人，包括：主控制台、从操作台和眼科显微镜；

所述主控制台用于显示所述眼科显微镜采集的患者眼部图像，根据所述患者眼部图像确定手术动作指示，并将所述手术动作指示下发至从操作台；

所述从操作台用于根据手术动作指示，执行手术动作以对患者眼部进行眼部手术；

所述眼科显微镜用于采集患者眼部图像。

6.根据权利要求5所述的眼科手术机器人，其特征在于，所述主控制台，包括：显示器和主手控制台，所述显示器用于显示眼科显微镜采集的患者眼部图像，所述主手控制台用于根据所述患者眼部图像生成手术动作指示，并将所述手术动作指示下发至从操作台。

7.根据权利要求5所述的眼科手术机器人，其特征在于，所述从操作台，包括两个协同臂，每个协同臂末端安全一个末端器械，所述从操作台通过调整两个协同臂的位姿，以控制所述末端器械对患者眼部进行粗定位，所述粗定位完成后，所述从操作台通过调整所述末端器械的位姿，对患者眼部进行定位，所述定位完成后，所述末端器械用于根据主控制台下发的手术动作指示，为患者眼部执行手术动作。

8.根据权利要求5所述的眼科手术机器人，其特征在于，所述主控制台分别通过线缆连接从操作台和眼科显微镜，所述线缆为桥接线缆，包括如下中的至少一种：HDMI线、USB线或供电线。