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公开(公告)号：CN113499137B
公开(公告)日：2022-07-12
申请号：CN202110764799.1
申请日：2021-07-07
Abstract: 本发明公开一种手术机器人导航定位系统及测量视角多目标优化方法。所述系统包括：手术操作规划系统、用于数据处理和机器人控制的控制主机、任意自由度的串联机械臂、定位传感器及其适配的定位工具、环境感知传感器。所述方法获取手术过程中各个环节的所有定位工具的信息及其所在的位置，建立基于决策变量的多目标最小化问题；为每个定位工具建立三维直角坐标系；通过定义定位工具之间的无遮挡裕度函数、以及最小化优化的至少两个目标函数；并且设置约束条件，使所述至少两个目标函数同时实现最小化。本发明针对手术机器人导航定位系统中的环境感知传感器与定位传感器测量的空间区域存在相互重合的区域（相互重合的区域为系统的可测量区域），定义了定位工具之间的无遮挡裕度函数，通过约束多目标优化算法，对优化问题进行求解，较好地解决了手术机器人导航定位系统中的测量视角多目标优化问题。
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公开(公告)号：CN113499138B
公开(公告)日：2022-08-09
申请号：CN202110764801.5
申请日：2021-07-07
Abstract: 本发明公开一种外科手术的主动导航系统及其控制方法。所述系统包括：控制主机、任意自由度的串联机械臂、定位传感器及其适配的一个或多个定位工具、环境感知传感器。控制方法包括：步骤1、测量视角多目标优化：输入定位工具的位置参数并设置其他相关参数，通过多目标优化求解出最优测量视角的集合；步骤2、机械臂位姿的多目标决策：根据最优测量视角的集合，采用多目标决策算法向用户推荐手术各环节中机械臂的最优位姿方案；或者根据用户根据偏好选择手术各环节中机械臂的最优位姿方案；步骤3、机械臂路径规划与执行：根据所选择的手术各环节中机械臂的最优位姿方案，规划出机械臂从当前位姿到达最优位姿方案的路径。本发明解决了手术导航定位的机器人最优的观测位姿的获取，以及实时主动调整位置，避免定位工具被遮挡，提高导航过程的定位精度等问题。
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公开(公告)号：CN113499138A
公开(公告)日：2021-10-15
申请号：CN202110764801.5
申请日：2021-07-07
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种外科手术的主动导航系统及其控制方法。所述系统包括：控制主机、任意自由度的串联机械臂、定位传感器及其适配的一个或多个定位工具、环境感知传感器。控制方法包括：步骤1、测量视角多目标优化：输入定位工具的位置参数并设置其他相关参数，通过多目标优化求解出最优测量视角的集合；步骤2、机械臂位姿的多目标决策：根据最优测量视角的集合，采用多目标决策算法向用户推荐手术各环节中机械臂的最优位姿方案；或者根据用户根据偏好选择手术各环节中机械臂的最优位姿方案；步骤3、机械臂路径规划与执行：根据所选择的手术各环节中机械臂的最优位姿方案，规划出机械臂从当前位姿到达最优位姿方案的路径。本发明解决了手术导航定位的机器人最优的观测位姿的获取，以及实时主动调整位置，避免定位工具被遮挡，提高导航过程的定位精度等问题。
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公开(公告)号：CN113499137A
公开(公告)日：2021-10-15
申请号：CN202110764799.1
申请日：2021-07-07
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种手术机器人导航定位系统及测量视角多目标优化方法。所述系统包括：手术操作规划系统、用于数据处理和机器人控制的控制主机、任意自由度的串联机械臂、定位传感器及其适配的定位工具、环境感知传感器。所述方法获取手术过程中各个环节的所有定位工具的信息及其所在的位置，建立基于决策变量的多目标最小化问题；为每个定位工具建立三维直角坐标系；通过定义定位工具之间的无遮挡裕度函数、以及最小化优化的至少两个目标函数；并且设置约束条件，使所述至少两个目标函数同时实现最小化。本发明针对手术机器人导航定位系统中的环境感知传感器与定位传感器测量的空间区域存在相互重合的区域（相互重合的区域为系统的可测量区域），定义了定位工具之间的无遮挡裕度函数，通过约束多目标优化算法，对优化问题进行求解，较好地解决了手术机器人导航定位系统中的测量视角多目标优化问题。
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