[发明专利]一种精准定位的肿瘤手术机器人系统的目标定位方法

权利要求书

1.一种精准定位的肿瘤手术机器人系统的目标定位方法，所述精准定位的肿瘤手术机器人系统包括机器人装置，所述机器人装置包括机器人本体、设置在所述机器人本体上的六自由度机械臂以及与所述六自由度机械臂连接的跟踪标记组件；所述跟踪标记组件包括连接杆，所述连接杆的首端与所述六自由度机械臂的末端相连，所述连接杆的末端设有穿刺套筒，在所述连接杆上设有至少四个反光小球；在所述连接杆上靠近所述连接杆末端位置处设有安装杆，所述安装杆上设有一个所述反光小球，在所述连接杆上靠近所述连接杆首端位置处设有安装架，所述安装架的中心设有安装孔，所述连接杆穿过所述安装孔，在所述安装架上呈放射状均布有三个所述反光小球；在所述机器人本体的底部设有机器人底座，所述机器人底座的底部设有脚轮；所述机器人本体通过支撑杆与所述六自由度机械臂的首端相连，所述六自由度机械臂的末端通过法兰盘与所述连接杆相连；在所述机器人本体上设有维修侧门和维修后门；在所述机器人本体的前侧设有前侧散热孔，在所述维修后门上设有后侧散热孔；在所述机器人本体中设有控制箱，所述控制箱与所述六自由度机械臂相连；还包括外部计算机，所述外部计算机与所述控制箱相连；还包括导航装置，所述导航装置包括导航底座，所述导航底座的底部设有行走轮，所述导航底座上连接有导航支架，所述导航支架上安装有远红外摄像头，其中所述远红外摄像头与所述外部计算机相连；

其特征在于，该方法采用所述精准定位的肿瘤手术机器人系统，具体包括如下步骤：

设定所述穿刺套筒的当前位置为线段AB，所述穿刺套筒的目标位置为线段A’B’，所述六自由度机械臂末端的当前位置为点O；

以线段A’B’为轴旋转360度形成一个平面圆，将所述六自由度机械臂末端的当前位置点O投影到所述平面圆上，获得投影点P；

将所述投影点P与所述平面圆的圆心作连线，所述连线与所述平面圆的圆周之间形成两个交点，取其中靠近所述投影点P的交点作为所述六自由度机械臂末端的目标位置点O’；

获取A’B’O’三点后，通过矩阵计算得到所述六自由度机械臂末端的运动目标位姿矩阵M_{target_NDI}。

2.根据权利要求1所述的精准定位的肿瘤手术机器人系统的目标定位方法，其特征在于，还包括：

S1、设定所述跟踪标记组件的当前位姿为M_{now_NDI}，则所述跟踪标记组件的运动矩阵为M_{reduc_NDI}＝M_{now_NDI_invert}*M_{target_NDI},其中，M_{target_NDI}为所述六自由度机械臂末端的运动目标位姿矩阵,M_{now_NDI_invert}为M_{now_NDI}的逆；

S2、根据手眼标定矩阵，将M_{reduc_NDI}在所述六自由度机械臂末端的坐标系中表示为M_{reduc_robot},所述六自由度机械臂末端的当前坐标系位姿为M_{now_robotBase},则所述六自由度机械臂末端的目标位姿M_{target_robotBase}＝M_{now_robotBase}*M_{reduc_robot}；

S3、根据获得的M_{target_robotBase}，控制所述跟踪标记组件运动到指定位置；

S4、再次计算获取所述跟踪标记组件的当前位姿M_{now_NDI}，并计算与所述六自由度机械臂末端的运动目标位姿矩阵M_{target_NDI}之间的误差，如果误差小于设定的误差阈值，则执行步骤S5；如果误差大于或等于设定的误差阈值，则执行步骤S1；

S5、结束计算，所述跟踪标记组件已经到达目标位置。