[发明专利]一种用于辅助骨外科手术的机器人系统

权利要求书

1.一种用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，包括布置于手术区域的主控台车、导航仪、机械臂和骨间隙压力测量装置；所述导航仪包括摄像头，所述机械臂包括末端执行器，所述末端执行器和手术区域安装有多个反射球，所述末端执行器和所述手术区域的多个反射球处于所述摄像头的视野范围内；其中：

所述骨间隙压力测量装置，用于测量患者手术部位骨间隙之间的压力值；

所述导航仪，用于通过所述摄像头采集安装于所述末端执行器和所述手术区域的多个反射球的实时三维位姿，根据所述多个反射球的实时三维位姿确定所述末端执行器和所述手术区域的三维位姿；

所述主控台车，用于获取经预处理得到的所述手术部位的三维模型，根据所述三维模型生成手术规划方案，并在手术过程中获取所述骨间隙压力测量装置测量得到的所述骨间隙之间的压力值，根据所述压力值更新所述手术规划方案，按照更新后的手术规划方案向所述机械臂发送控制指令；

所述机械臂，用于根据所述末端执行器和所述手术区域的三维位姿，以及所述控制指令，辅助医生对所述手术部位进行手术操作；

其中，所述骨间隙压力测量装置包括传感器阵列、3D打印垫片和压力显示器，所述传感器阵列贴覆于所述3D打印垫片一侧；所述3D打印垫片，用于被置入骨间隙中，通过所述传感器阵列测量所述骨间隙之间的压力值；所述压力显示器，用于对测量得到的所述骨间隙之间的压力值进行显示。

2.根据权利要求1所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，所述3D打印垫片包括第一类垫片，所述第一类垫片用于在手术前被置入所述骨间隙中；所述第一类垫片为根据所述手术部位的三维模型打印得到的垫片。

3.根据权利要求2所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，

所述骨间隙压力测量装置，用于测量所述手术部位骨间隙之间置入有所述第一类垫片时，所述患者在不同动作下的多个压力值，所述多个压力值构成第一压力曲线；

所述主控台车，用于根据所述第一压力曲线，更新所述手术规划方案。

4.根据权利要求2所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，所述3D打印垫片还包括第二类垫片和第三类垫片，所述第二类垫片和所述第三类垫片用于在手术中被置入所述骨间隙中；所述第二类垫片为根据所述手术部位的三维模型打印得到的垫片，所述第二类垫片的一侧为平面，所述第三类垫片为预设厚度的平面垫片；其中：

所述骨间隙压力测量装置，还用于测量所述手术部位骨间隙之间置入有所述第二类垫片和所述第三类垫片时，所述患者在不同动作下的目标压力值；

所述主控台车，用于根据所述目标压力值，进一步更新所述手术规划方案。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，还包括标定板，以及插入所述标定板的探针标定槽内的探针，所述标定板和所述探针上均安装有多个反射球，所述探针上的多个反射球所形成的平面与所述标定板上的多个反射球所形成的平面之间的角度小于预设角度值，且所述探针上的多个反射球所形成的平面与所述标定板上的多个反射球所形成的平面完整暴露在所述摄像头的视野方向内；其中：

所述探针，用于在所述主控台车的引导下触碰所述手术部位的预设检查点，以校验是否完成所述手术部位的配准。

6.根据权利要求5所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，所述末端执行器通过插入所述标定板的执行器标定槽内进行配准。

7.根据权利要求1-4或6任一项所述的用于辅助骨外科手术的机器人系统，其特征在于，还包括固定于所述手术部位的骨定位架，所述骨定位架上安装有多个反射球，所述骨定位架上的多个反射球处于所述摄像头的视野范围内；其中：

所述导航仪，还用于根据所述骨定位架上的多个反射球，确定所述手术部位的三维位姿。