[发明专利]智能脊椎麻醉穿刺机器人系统

摘要

本发明涉及一种智能脊椎麻醉穿刺机器人系统。其特征在于由机器人本体和图像处理系统两部分组成，机器人本体和图像处理系统之间通过无线网络进行数据通讯；所述的机器人本体设有执行模块、控制模块、压力传感器模块、A/D转换单元和电机驱动模块；所述的图像处理系统包括PC、校准模块和双目视觉系统。该系统通过图像处理技术来实现术前穿刺的路径规划；通过机器人自动控制技术来实现术中穿刺动作的执行；通过集成的压力传感器模块来对穿刺中的穿刺针的轴向受力进行实时检测和采集，实现穿刺过程的全程监测，能够有效避免手动穿刺可能会带来的意外的发生；整个系统的结构、逻辑简单，可信度高。

主权项

 智能脊椎麻醉穿刺机器人系统，其特征在于由机器人本体和图像处理系统两部分组成，机器人本体和图像处理系统之间通过无线网络进行数据通讯；所述的机器人本体设有执行模块、控制模块、压力传感器模块、A/D转换单元和电机驱动模块，所述的压力传感器模块能实时检测穿刺针受到的轴向力；所述的控制模块会根据压力传感器模块实时采集的压力值对穿刺针的轴向受力进行分析，通过受力值的变化来判断穿刺针穿透不同组织时的临界点，实现穿刺过程的全程监测；所述的控制模块的信号输入端通过A/D转换单元与压力传感器模块的输出端连接，控制模块的控制信号输出端与电机驱动模块的控制信号输入端连接，控制模块能够通过通讯接口与图像处理系统进行无线通讯；所述的执行模块是基于5轴关节臂的机器人模块，包括机座以及设置于机座上方并与机座相连接的3轴关节定位机构，3轴关节定位机构与二自由度的旋转臂串联设置；所述的二自由度的旋转臂能够持握置针用的机械手，并在二自由度的旋转臂末端安装所述的压力传感器模块；所述的图像处理系统包括PC、校准模块和双目视觉系统，PC为高端个人电脑，作为图像处理系统的硬件平台；所述的校准模块由三块校准板所组成，包括上平面标志板、下平面标志板和矩阵校正板，上平面标志板、下平面标志板和矩阵校正板依次安装在C形臂X光机的影像增强器上，其中上平面标志板和下平面标志板上分别嵌入三颗排布方式一致的直径为2mm的钢珠球，作为图像匹配的标志点，利用C臂X光机的C型臂上的X光发射源的照射在成像平面上形成校准图像，通过PC对图像与校准模块进行坐标统一；所述的矩阵校正板的正面均匀分布有15x15的间距为10mm的直径2mm钢珠球，作为图像畸变校正的标志点，利用C型臂上的X光发射源的照射在成像平面上形成校正图像，通过PC对透视图像进行畸变校正；所述的校准模块的底部分布有3颗表示校准模块坐标平面的直径2mm钢珠球；所述的双目视觉系统包括1个高清摄像头，通过移动固定距离来获取不同时刻同一个标志点的不同角度的两幅数字图像，并基于双目视觉原理而构建出的双目视觉系统，用于统一校准模块与机器人模块的坐标系。