穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：根据扫描机械臂扫描病灶处得到影像，获取影像在第一坐标系下的扫描区域；转换扫描区域至第二坐标系；确定扫描区域的边缘以及病灶点；根据病灶点，规划穿刺机械臂的路径；判定路径与边缘的位置关系。本申请提供的穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质，该方法利用扫描机械臂末端的超声探头获取影像，并对影像进行坐标系转换，使其处于穿刺针所属坐标系并进而划定扫描区域、标定病灶点，之后对穿刺机械臂进行路径规划，并判定路径是否存在超过扫描区域，一旦超过则判定存在碰撞风险，进而有利于降低穿刺手术机器人的运算量，保证工作效率。保证工作效率。保证工作效率。

【技术实现步骤摘要】
穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及穿刺手术机器人
，尤其涉及一种穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]穿刺手术机器人是机器人辅助微创手术的一个重要应用，通过在机械臂末端连接穿刺针并按照合理方向和深度达到病灶，从而实现小范围的操作。
[0003]并且穿刺手术机器人在进行路径规划的过程中往往需要考虑障碍物规避等因素，其中障碍物不但包括骨骼、大血管等生理结构，也包括穿刺手术机器人本体的其他部件，因此现有的路径规避方式往往通过医学影像以及穿刺手术机器人的位置进行集合运算，但上述运算方式计算量大，不利用保证穿刺手术机器人的工作效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质，目的在于降低穿刺手术机器人的碰撞风险，保证穿刺手术机器人工作效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种穿刺手术机器人碰撞检测方法，包括：
[0006]根据扫描机械臂扫描病灶处得到影像，获取影像在第一坐标系下的扫描区域，第一坐标系属为扫描机械臂所属坐标系；
[0007]转换扫描区域至第二坐标系，第二坐标系为穿刺机械臂所属坐标系；
[0008]确定扫描区域的边缘；
[0009]根据病灶点，规划穿刺机械臂的路径；
[0010]判定路径与边缘的位置关系。
[0011]可选地，确定扫描区域的边缘，具体包括：
[0012]确定在第二坐标系下，扫描区域的点云集；
[0013]选定点云集对应边缘点的坐标信息；
[0014]连接边缘点，根据对应坐标信息，确定扫描区域的边缘。
[0015]可选地，判定路径与边缘的位置关系，具体包括：
[0016]选定穿刺机械臂中连接部位在路径下的移动点位；
[0017]判定移动点位与扫描区域的边缘的位置关系，
[0018]若重叠，则判定发生碰撞。
[0019]可选地，若重叠，则判定发生碰撞之后，还包括：
[0020]重新规划穿刺机械臂的路径。
[0021]可选地，连接部位包括固定穿刺针的法兰盘以及连接法兰盘的关节。
[0022]可选地，转换扫描区域至第二坐标系，第二坐标系为穿刺机械臂所属坐标系之前，还包括：
[0023]获取关于第一坐标系至第二坐标系的齐次变换矩阵。
[0024]第二方面，本专利技术实施例提出了一种穿刺手术机器人碰撞检测装置，应用第一方面所提出的穿刺手术机器人碰撞检测方法，包括：
[0025]扫描区域确定模块，用于根据扫描机械臂扫描病灶处得到影像，获取影像在第一坐标系下的扫描区域，第一坐标系属为扫描机械臂所属坐标系；
[0026]坐标系转换模块，用于转换扫描区域至第二坐标系，第二坐标系为穿刺机械臂所属坐标系；
[0027]边缘及病灶点确定模块，用于确定扫描区域的边缘；
[0028]路径规划模块，用于根据病灶点，规划穿刺机械臂的路径；
[0029]位置关系判定模块，用于判定路径与边缘的位置关系。
[0030]可选地，坐标系转换模块被配置以执行以下操作：
[0031]获取关于第一坐标系至第二坐标系的齐次变换矩阵。
[0032]第三方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，电子设备包括：一个或多个处理器；
[0033]存储器，用于存储一个或多个程序；
[0034]当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如本专利技术任意实施例提供的穿刺手术机器人碰撞检测方法。
[0035]第四方面，本专利技术实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本专利技术任意实施例提供的穿刺手术机器人碰撞检测方法。
[0036]本专利技术实施例提供的穿刺手术机器人碰撞检测方法、装置、设备及存储介质，其中该方法利用扫描机械臂末端的超声探头获取影像，并对影像进行坐标系转换，使其处于穿刺针所属坐标系并进而划定扫描区域、标定病灶点，之后对穿刺机械臂进行路径规划，并判定路径是否存在超过扫描区域，一旦超过则判定存在碰撞风险，进而有利于降低穿刺手术机器人的运算量，保证工作效率。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测方法的流程图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测方法中确定扫描区域的边缘的流程图；
[0039]图3是本专利技术本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测方法中判定所述路径与所述边缘的位置关系的流程图；
[0040]图4是本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测装置的结构示意图；
[0041]图5是本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测设备的结构示意图；
[0042]图6是本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测方法中扫描机械臂与穿刺机械臂的示意图；
[0043]图7是本专利技术本专利技术实施例提供的一种穿刺手术机器人碰撞检测方法中穿刺机械臂的放大图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0045]现有针对穿刺手术所采用的穿刺手术机器人在进行路径规划的过程中往往需要考虑障碍物规避等因素，其中障碍物不但包括骨骼、大血管等生理结构，也包括穿刺手术机器人本体的其他部件，因此现有的路径规避方式往往通过医学影像以及穿刺手术机器人的位置进行集合运算，但上述运算方式计算量大，不利用保证穿刺手术机器人的工作效率。
[0046]实施例一
[0047]本专利技术针对以上不足，提出一种穿刺手术机器人碰撞检测方法，如图1所示，包括：
[0048]S10：根据扫描机械臂扫描病灶处得到影像，获取影像在第一坐标系下的扫描区域，第一坐标系属为扫描机械臂所属坐标系；如图6所示，上述穿刺手术机器人包括扫描机械臂以及穿刺机械臂，其中扫描机械臂末端固定连接超声探头，而穿刺机械臂某段固定连接穿刺针。这里需要说明的是，第一坐标系是基于扫描机械臂末端的法兰坐标系，超声探头所采集得到的影像通过数据处理得到在第一坐标系下的扫描区域。
[0049]S20：转换扫描区域至第二坐标系，第二坐标系为穿刺机械臂所属坐标系；第而坐标系是指基于穿刺机械臂末端的法兰坐标系，为了使穿刺针能够在扫描区域内操作，因此需要统一扫描区域以及穿刺针移动轨迹所对应的坐标系。
[0050]一种优选的实施方式中，在执行步骤S20之前，还包括：获取关于第一坐标系至第二坐标系的齐次变换矩阵。通过齐次变换矩阵实现两个坐标系之间的坐标转换。转换公式如下：
[0051][0052]其中，
R
P为超声探头的坐标位置向量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括：根据扫描机械臂扫描病灶处得到影像，获取所述影像在第一坐标系下的扫描区域，所述第一坐标系属为所述扫描机械臂所属坐标系；转换所述扫描区域至第二坐标系，所述第二坐标系为穿刺机械臂所属坐标系；确定所述扫描区域的边缘；根据所述病灶点，规划所述穿刺机械臂的路径；判定所述路径与所述边缘的位置关系。2.根据权利要求1所述的穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述确定所述扫描区域的边缘，具体包括：确定在所述第二坐标系下，所述扫描区域的点云集；选定所述点云集对应边缘点的坐标信息；连接所述边缘点，根据对应所述坐标信息，确定所述扫描区域的边缘。3.根据权利要求1所述的穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述判定所述路径与所述边缘的位置关系，具体包括：选定所述穿刺机械臂中连接部位在所述路径下的移动点位；判定所述移动点位与所述扫描区域的边缘的位置关系，若重叠，则判定发生碰撞。4.根据权利要求3所述的穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述若重叠，则判定发生碰撞之后，还包括：重新规划所述穿刺机械臂的路径。5.根据权利要求3所述的穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述连接部位包括固定穿刺针的法兰盘以及连接所述法兰盘的关节。6.根据权利要求1所述的穿刺手术机器人碰撞检测方法，其特征在于，所述转换所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫琳，李淼，韩冬，张武，王能，李剑，张宁，张少华，金晟中，
申请(专利权)人：武汉库柏特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：