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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：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：CN113940755A
公开(公告)日：2022-01-18
申请号：CN202111159000.2
申请日：2021-09-30
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种术像一体的外科手术规划与导航方法，包括：步骤1、采集带定位标记的患者术前CT图像；步骤2、根据由环境动作捕捉系统确定的立体光学跟踪仪坐标、以及由立体光学跟踪仪定位的医疗器械及手术区域坐标建立术‑像一体化联合坐标系；并将所述术‑像一体化联合坐标系与所述带定位标记的患者术前CT图像进行配准；其中，术坐标系为手术室坐标系，像坐标系为虚拟影像坐标系；步骤3、将术前规划的虚拟影像坐标系下的手术路径转换到手术室坐标系下，实现机械臂及手术器械的术中主动导航；步骤4、将规划切面投射到手术区域并动态随动，结合力反馈器进行辅助手术操作。本发明提供的上述术像一体的外科手术规划与导航方法，属于一种有标记的配准方法，能够对外科手术室的环境、手术操作及导航臂、人机交互设备进行一体化的空间关系描述，并使用术前的医学影像与手术操作的方位配准与规划路径传递，以实现术中的精准主动导航。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113577658A
公开(公告)日：2021-11-02
申请号：CN202110908097.6
申请日：2021-08-09
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明提供一种变阻抗力矩骑行训练装置，六自由度并联机器人平台；装在所述六自由度并联机器人平台上的车架；设置在所述车架上的可调阻抗踏板以及可调阻抗把手转轴，所述可调阻抗踏板以及可调阻抗把手转轴通过各自的电机实现阻抗控制；系统由控制终端统一进行控制；所述控制终端根据需要模拟的场景以及用户情况，对所述六自由度并联平台的工况进行控制，与此相配合的，还通过控制所述可调阻抗踏板以及所述可调阻抗把手转轴所连接的电机的工况，实现对所述可调阻抗踏板以及可调阻抗把手转轴的阻抗控制，从而对用户提供更为真实的训练感受。
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公开(公告)号：CN113940755B
公开(公告)日：2023-05-02
申请号：CN202111159000.2
申请日：2021-09-30
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开一种术像一体的外科手术规划与导航方法，包括：步骤1、采集带定位标记的患者术前CT图像；步骤2、根据由环境动作捕捉系统确定的立体光学跟踪仪坐标、以及由立体光学跟踪仪定位的医疗器械及手术区域坐标建立术‑像一体化联合坐标系；并将所述术‑像一体化联合坐标系与所述带定位标记的患者术前CT图像进行配准；其中，术坐标系为手术室坐标系，像坐标系为虚拟影像坐标系；步骤3、将术前规划的虚拟影像坐标系下的手术路径转换到手术室坐标系下，实现机械臂及手术器械的术中主动导航；步骤4、将规划切面投射到手术区域并动态随动，结合力反馈器进行辅助手术操作。本发明提供的上述术像一体的外科手术规划与导航方法，属于一种有标记的配准方法，能够对外科手术室的环境、手术操作及导航臂、人机交互设备进行一体化的空间关系描述，并使用术前的医学影像与手术操作的方位配准与规划路径传递，以实现术中的精准主动导航。
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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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公开(公告)号：CN219000294U
公开(公告)日：2023-05-12
申请号：CN202221531879.9
申请日：2022-06-20
Abstract: 本实用新型涉及一种帕金森步态障碍虚拟诱发与行走步态评估系统,其技术特点是：包括虚拟诱发及步行辅助机器人系统、数据收集系统和数据分析系统，受试者感受虚拟诱发及步行辅助机器人系统提供的VR虚拟场景并借助步行辅助机器人行走，数据收集系统收集受试者的人体骨架信息、生理信号及运动信号并传送至数据分析系统，数据分析系统根据接收数据分析得到步行功能评估结果。本实用新型通过虚拟现实场景调动受试者大脑功能，有利于暴露受试者可能存在的功能缺失；同时，有效地将骨架信息与表面肌电信号、足底压力等信息结合在一起，实现了对受试者步态障碍的客观量化评估功能，具有便捷、易操控、数据客观性强等特点。
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