[发明专利]一种腹腔镜手术持镜机器人系统

说明书

本发明公开了一种腹腔镜手术持镜机器人系统，所述系统包括持镜机器人本体、所述持镜机器人本体的末端上的腹腔镜连接件，所述腹腔镜连接件上固定设有腹腔镜，所述系统还包括语音控制系统、遥控系统与智能追踪系统；本发明的腹腔镜手术持镜机器人系统可以辅助主刀医生完成腹腔镜手术，提高持镜的稳定性。

技术领域

本发明涉及智能化、自动化医疗设备的技术领域，具体涉及一种腹腔镜手术持镜机器人系统。

背景技术

随着科技的不断进步，机器人可被应用在各个领域这个。其中，在医疗领域中，尤其外科手术中，使用机器人辅助医生完成某些手术已经较为常见。但是医疗手术机器人还是存在一定的缺陷，例如智能化程度不高，稳定程度有待提高等。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种腹腔镜手术持镜机器人系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种腹腔镜手术持镜机器人系统，所述系统包括持镜机器人本体、所述持镜机器人本体的末端上的腹腔镜连接件，所述腹腔镜连接件上固定设有腹腔镜，所述系统还包括语音控制系统、遥控系统与智能追踪系统，其中，所述语音控制系统具有语音指令识别模块、所述遥控系统具有遥控指令处理模块，所述智能追踪系统具有获取腹腔镜手术图像模块、手术器械尖端检测与分割模块、获取手术器械尖端中心模块与获取腹腔镜控制速度模块；所述系统还还包括持镜机器人逆运动学求解模块、控制持镜机器人运动模块。

需要说明的是，所述获取腹腔镜手术图像模块的输入端为所述腹腔镜视野内的真实三维空间场景，所述获取腹腔镜手术图像模块的输出端与所述手术器械尖端检测与分割模块的输入端连接；所述手术器械尖端检测与分割模块的输出端与所述获取手术尖端中心模块的输入端连接；所述获取手术尖端中心模块的输出端与所述获取腹腔镜控制速度模块的输入端连接；所述获取腹腔镜控制速度模块的输出端与所述持镜机器人逆运动学求解模块输入端连接；所述持镜机器人逆运动学求解模块的输出端与所述控制持镜机器人运动模块的输入端连接，所述控制持镜机器人运动模块的输出端为所述持镜机器人的关节角的驱动信号，用于控制所述持镜机器人的运动；其中，所述语音指令识别模块、遥控指令处理模块分别与所述持镜机器人逆运动学求解模块的输出端连接。

需要说明的是，所述获取腹腔镜手术图像模块用于通过所述腹腔镜采集患者腹腔内的图像，所述图像中包括单个或多个手术器械尖端；所述手术器械尖端检测与分割模块用于对所述单个或多个手术器械尖端进行检测、分类和分割。

需要说明的是，所述手术器械尖端检测与分割模块包括源图像预处理单元、手术器械尖端检测单元和手术器械尖端分割单元，其中，所述源图像预处理单元，用于实现所述图像的预处理，作为后续使用深度学习模型的基础；所述手术器械尖端检测单元，用于通过深度目标检测模型获取手术器械尖端的包围盒和类别；所手术器械尖端分割单元，用于通过深度目标分割模型获取手术器械尖端的轮廓。

需要说明的是，所述获取手术尖端中心模块用于根据所述手术器械尖端的检测和分割模块的结果获得手术器械尖端的中心像素点坐标。

需要说明的是，所述获取腹腔镜控制速度模块用于根据单个或多个手术器械尖端的中心像素点坐标和约束条件获得腹腔镜末端的控制速度；其中，腹腔镜末端的控制速度包含追踪手术器械尖端的控制速度，由单个或多个手术器械尖端的中心和稳定点的像素点坐标共同决定。

需要说明的是，所述持镜机器人逆运动学求解模块用于完成腹腔镜末端到持镜机器人关节的逆运动学求解；其中包括持镜机器人末端到持镜机器人关节的逆运动学求解、腹腔镜末端到持镜机器人末端的逆运动学求解。

需要说明的是，所述持镜机器人末端到持镜机器人关节的逆运动学求解包括：

正运动学方程为：