(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210432786.9 (22)申请日 2022.04.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114521962 A (43)申请公布日 2022.05.24 (73)专利权人 杭州柳叶刀机 器人有限公司 地址 311100 浙江省杭州市余杭区中泰街 道绿泰路5号 4幢5楼508 (72)发明人 钱坤　黄志俊　刘金勇　陈鹏　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 唐民 (51)Int.Cl. A61B 34/20(2016.01) B25J 9/16(2006.01)(56)对比文件 EP 3640949 A1,2020.04.2 2 CN 10975823 0 A,2019.0 5.17 审查员 张文静 (54)发明名称 手术机器人轨迹跟踪方法、 装置、 机器人及 存储介质 (57)摘要 本发明实施例公开了手术机器人轨迹跟踪 方法、 装置、 机器人及存储介质， 该方法包括： 记 录在拖动示教过程中手术机器人各个关节的姿 态数据； 获取手术机器人末端工具在世界坐标系 中的坐标， 根据患者口腔中的光学定位器， 将末 端工具在世界坐标系中的坐标转换成口腔图像 坐标系中的坐标； 当患者位置发生变动时， 记录 在位置发生变动前手术机器人末端在图像坐标 系中的历史坐标， 以及在患者位置变动后， 手术 机器人末端在图像坐标系中的当前坐标， 计算历 史坐标到当前坐标之间的转换矩阵； 根据转换矩 阵， 更新姿态数据， 并根据更新后的姿态数据进 行手术操作。 使得机器人可以适应患者位置的变 化， 不会过于死板 僵硬。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114521962 B 2022.12.16 CN 114521962 B 1.一种手术机器人轨 迹跟踪方法， 其特 征在于， 包括： 记录在拖动示教过程中手术机器人 各个关节的姿态数据； 将所述姿态数据转换成所述手术机器人末端工具在笛卡尔坐标系中的空间坐标点云 数据， 其中， 所述笛卡尔坐标系以所述手术机器人的基座 为原点建立； 获取所述手术机器人的末端工具在世界坐标系中的坐标， 根据患 者口腔中的光学定位 器， 将所述末端工具在世界坐标系中的坐标转换成口腔图像坐标系中的坐标； 当患者位置发生变动时， 获取在位置发生变动前所述手术机器人的末端工具在所述口 腔图像坐标系中的历史坐标， 以及在患者位置变动后， 所述手术机器人末端在所述口腔图 像坐标系中的当前坐标， 计算所述历史坐标到当前坐标之间的转换矩阵； 根据所述转换矩阵， 更新所述空间坐标点云， 得到更新后的空间坐标点云， 所述更新后 的空间坐标点云作为更新后的姿态数据， 用于对手术机器人进行控制。 2.根据权利要求1所述的手术机器人轨迹跟踪方法， 其特征在于， 将所述姿态数据转换 成所述手术机器人末端工具在笛卡尔坐标系中的坐标点云数据包括： 将所述手术机器人各个关节的运动数据转化成所述笛卡尔 坐标系的空间坐标数据， 并 计算各个关节之间的平 移变化矩阵； 根据各个关节之间的所述平移变化矩阵， 计算得到所述手术机器人末端工具的坐标点 云数据。 3.根据权利要求1所述的手术机器人轨迹跟踪方法， 其特征在于， 所述更新后的坐标点 云的计算公式为： Pcloud＝Pcloud_old·Tpre2now； 式中Pcloud为更新后的坐标点云数据， Pcloud_old为更新前的点云数据， Tpre2now为所述转换 矩阵。 4.根据权利要求1所述的手术机器人轨迹跟踪方法， 其特征在于， 根据患 者口腔中的光 学定位器， 将所述末端工具在世界坐标系中的位置转换成图像坐标系中的位置包括： 通过摄像装置拍摄患者口腔中的光学定位器， 确定所述患者在所述世界坐标系的位 置； 计算所述世界坐标系转换到所述口腔图像坐标系的转换矩阵； 根据所述转换矩阵， 将位于世界坐标系的所述末端工具的位置坐标转换到所述口腔图 像坐标系下。 5.根据权利要求1所述的手术机器人轨迹跟踪方法， 其特征在于， 所述转换矩阵的计算 公式为： Tpre2now＝PF‑1·PNNow_F 式中， Tpre2now为所述转换矩阵， PF‑1为所述手术机器人的末端工具在图像坐标系下的历 史坐标的逆矩阵， PNow_F为所述手术机器人末端在所述口腔图像坐标系中的当前坐标。 6.根据权利要求1所述的手术机器人轨迹跟踪方法， 其特征在于， 所述记录在拖动示教 过程中手术机器人 各个关节的姿态数据包括： 以预设时间为周期， 周期性记录各个关节的姿态数据。 7.一种手术机器人轨 迹跟踪装置， 其特 征在于， 包括： 记录模块， 用于记录在拖动示教过程中手术机器人各个关节的姿态数据； 将所述姿态权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114521962 B 2数据转换成所述手术机器人末端工具在笛卡尔坐标系中的空间坐标点云数据， 其中， 所述 笛卡尔坐标系以所述手术机器人的基座 为原点建立； 转换模块， 用于获取所述手术机器人的末端工具在世界坐标系中的坐标， 根据患者口 腔中的光学定位器， 将所述末端工具在世界坐标系中的坐标转换成口腔图像坐标系中的坐 标； 更新模块， 用于当患者位置发生变动 时， 记录在位置发生变动前所述手术机器人的末 端工具在所述口腔图像坐标系中的历史坐标， 以及在患者位置变动后， 所述手术机器人末 端在所述口腔图像坐标系中的当前坐标， 计算所述历史坐标到当前坐标之间的转换矩阵； 执行模块， 用于根据 所述转换矩阵， 更新所述空间坐标点云， 得到更新后的空间坐标点 云， 所述更新后的空间坐标点云作为更新后的姿态数据， 用于对手术机器人进行控制。 8.一种手术机器人， 其特征在于， 包括处理器和存储器， 所述存储器存储有计算机程 序， 所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求 1至6中任一项 所述的手术机器人 轨迹跟踪方法。 9.一种可读存储介质， 其特征在于， 其存储有计算机程序， 所述计算机程序在处理器上 运行时执 行权利要求1至 6中任一项所述的手术机器人轨 迹跟踪方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114521962 B 3