[发明专利]一种实现自动化机械操作臂路径规划的方法

说明书

本发明涉及一种实现自动化机械操作臂路径规划的方法，包括机器操作臂和安装于所述机器操作臂上的手术刀，通过显微镜摄像系统并计算得到手术刀和目标点的位置，让机器操作臂沿着设定的路径进行运动，使得机器操作臂带着手术刀沿着设定的路径自动完成运动。

技术领域

本发明涉及自动化手术领域，更具体地，涉及一种实现自动化机械操作臂路径规划的方法。

背景技术

白内障手术的初始步骤就是在患者眼部的角膜层做出一个角膜主切口，现有的方法主要是医生通过器械进行手动操作，但是不同的医生对不同患者，每次操作都会有所不同，主切口的好坏取决于主刀医生的技术和状态，而在做无缝合主切口的时候，需求的精度高，人手操作容易造成切口的损伤。

公开号为“CN102639088B”公开了一种眼睛角膜切口及角膜切口缝合的激光系统与方法，采用激光的方式对切口进行自动化的手术，但是激光的方式也容易造成角膜层的其他损伤。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供一种实现自动化机械操作臂路径规划的方法，避免在进口角膜切口手术中，造成额外的损伤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种实现自动化机械操作臂路径规划的方法，包括机器操作臂和安装于所述机器操作臂上的手术刀，所述机器操作臂包括夹持所述手术刀的夹持装置和驱动所述夹持装置摆动的驱动臂；所述驱动臂上设置有第一线性马达和第二线性马达，所述夹持装置装有第三线性马达，包括以下步骤：

步骤一：使用显微镜摄像系统以a毫米垂直位移拍摄两幅图像；

步骤二：对每幅图像进行预处理，转换为具有灰度值的图像，并对第一幅图像进行角点检测，得到若干候选角点，并且得到所述角点的坐标；

步骤三：若干角点以各自为中心，R_j为半径，求出相对于角点的黑点和白点，并且黑点位于角点白色像素区域和白点位于角点的黑色区域，且黑皇后的像素灰度0.5且白皇后的像素灰度0.5，则该角点为手术刀点P′_i，黑点和白点位置的计算公式如下：

其中，X_blacki和Y_blacki分别为黑点的坐标值，X_whitei和Y_whitei分别白点的坐标值，X_j和Y_j是以角点为中心，R_j为半径的范围内所有像素点的各自坐标，I为该点的灰度值，range为选取的半径最大值；X_i、Y_i分别为手术刀点P′_i的坐标值。

步骤四：对第一幅图像P′_i向第二幅图像进行匹配，得到匹配点P″_i，P′_i和P″_i之间的像素距离；

步骤五：手术刀点的深度计算公式如下：

其中，r为手术刀点P′与显微镜放大中心之间的距离，Δr为P′_i和P″_i之间的像素距离，称为视差；

步骤六：根据计算得到手术刀的位置和相对深度，并获取虹膜的位置，将切口位置定位在虹膜边缘上距离瞳孔中心最近的一个；

步骤七：标准的无缝合角膜主切口定义为一个松散的“Z”字形，将所述机器操作臂控制手术刀沿设定的切口路径运动。