[发明专利]一种手术定位装置和方法以及机器人手术系统

权利要求书

1.一种手术定位装置，其特征在于，包括定位标尺、上位机和至少六自由度的串联机械臂，所述上位机与串联机械臂连接，所述定位标尺包括透X光的两相对面，所述两相对面通过透X光的连接面固定连接，所述两相对面上均设置有一组标记，每组标记包括至少四个不在一条直线上的标记点，所述标记点为不透X光的部件；所述任一相对面或连接面固定连接标尺柄，所述标尺柄通过接口与串联机械臂末端连接；所述上位机通过控制串联机械臂的运动来调整定位标尺的位置以进行透射角度的变换，并根据采集的图像中的标记点进行空间定位计算，得到规划路径。

2.根据权利要求1所述的手术定位装置，其特征在于，还包括在串联机械臂上设置的第一位置监测装置以及用于跟踪病人患处的第二位置监测装置，所述上位机分别与第一位置监测装置和第二位置监测装置连接；所述上位机根据在不同透视角度下的图像计算处理得到规划路径并根据串联机械臂的绝对坐标、第一位置监测装置得到的串联机械臂的位置数据以及第二位置监测装置得到的病人患处的位置数据进行计算处理得到病人患处的位移变化，并根据位移补偿结果重新定位串联机械臂的规划路径。

3.根据权利要求2所述的手术定位装置，其特征在于，所述第一位置监测装置包括机械臂示踪器和光学导航系统，所述第二位置监测装置包括病人示踪器和光学导航系统；所述上位机记录病人患处在世界坐标系下的初始位置数据和机械臂示踪器在世界坐标系中的坐标，并在不同角度透视完成后根据机械臂示踪器在世界坐标系和光学导航系统坐标系的坐标计算此时两坐标系之间的转换关系，再根据所述转换关系及病人患处在光学导航系统坐标系中的坐标计算得到病人患处在世界坐标系下的最新位置数据，得到病人患处的位移变化。

4.根据权利要求1至3之一所述的手术定位装置，其特征在于，所述定位标尺中的两相对面为两相互平行的平面，所述连接面为分别与两相互平行的平面的两侧连接的两外凸弧面，所述两相对面的距离为5cm—15cm；或所述连接面为分别与两相对面的两侧连接的两外凸弧面，所述两相对面和连接面形成圆筒形，所述圆筒形的直径为6cm—12cm。

5.根据权利要求1至3之一所述的手术定位装置，其特征在于，所述每组标记均包括等间距、呈正四边形对称分布的八个标记点及一个不规则分布的标记点；和/或，每组标记中的标记点均为不透X光的球形部件；所述两组标记中的标记点的等间距大小不同。

6.根据权利要求1至3之一所述的手术定位装置，其特征在于，所述接口为可拆卸接口，所述串联机械臂末端通过所述接口与定位标尺或套筒导向装置连接；当串联机械臂末端通过所述接口与定位标尺连接时，所述接口包括锁紧螺母和球头柱塞，所述串联机械臂末端设置有锥面结构，所述标尺柄的端头设置有与所述锥面配合的锥孔，所述锁紧螺母通过螺纹连接标尺柄，所述球头柱塞设置于锁紧螺母上，所述定位标尺的相对的两外凸弧面上设置有相对应的套筒安装孔。

7.一种机器人手术系统，包括C型臂，其特征在于，还包括权利要求1至6之一所述的手术定位装置。

8.一种手术定位方法，其特征在于，该方法通过在至少六自由度的串联机械臂末端安装定位标尺，所述定位标尺包括透X光的两相对面，所述两相对面通过透X光的连接面固定连接，所述两相对面上均设置有一组标记，每组标记包括至少四个不在一条直线上的标记点，所述标记点为不透X光的部件，所述任一相对面或连接面固定连接标尺柄，所述标尺柄通过接口与串联机械臂末端连接；再通过上位机控制串联机械臂的运动来调整定位标尺的位置以进行不同体位透射角度的变换，并将C型臂在不同体位下分别透过定位标尺拍摄病人患处采集的两幅图像传输至上位机，上位机再根据采集的图像中的标记点进行空间定位计算，得到规划路径。