膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法及裝置與流程

本申請涉及手術機器人，具體而言，涉及膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法及裝置。

背景技術：

1、在膝關節置換(tka)手術中，常使用導航手術機器人輔助，在輔助截骨操作中，操作者操作末端動力裝置完成截骨操作，機械臂提供虛擬平面約束加以輔助，截骨中伴有安全邊界放置動力裝置介入到軟組織中如髕韌帶等區域，但由于導航系統時延存在，往往不能達到絕對安全。

技術實現思路

1、本申請解決的問題是機器人截骨過程中系統時延導致安全問題。

2、為解決上述問題，本申請第一方面提供了一種膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，包括：

3、獲取截骨參數，基于所述截骨參數生成安全邊界與規劃路徑；

4、讀取末端工具的六維力數據，對膝關節置換手術機器人進行閉環控制；

5、設置距離閾值，并基于距離閾值將閉環控制切換為恒定位置控制。

6、本申請第二方面提供了一種膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制裝置，其包括：

7、路徑規劃模塊，其用于獲取截骨參數，基于所述截骨參數生成安全邊界與規劃路徑；

8、閉環控制模塊，其用于讀取末端工具的六維力數據，對膝關節置換手術機器人進行閉環控制；

9、控制切換模塊，其用于設置距離閾值，并基于距離閾值將閉環控制切換為恒定位置控制。

10、本申請第三方面提供了一種電子設備，其包括：存儲器和處理器；

11、所述存儲器，其用于存儲程序；

12、所述處理器，耦合至所述存儲器，用于執行所述程序，以用于：

13、獲取截骨參數，基于所述截骨參數生成安全邊界與規劃路徑；

14、讀取末端工具的六維力數據，對膝關節置換手術機器人進行閉環控制；

15、設置距離閾值，并基于距離閾值將閉環控制切換為恒定位置控制。

16、本申請第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執行實現上述所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法。

17、本申請中，通過在臨近邊界處進行閉環控制與恒定位置控制的切換，有效防止動力裝置突破安全邊界，解決機器人截骨過程中系統時延導致安全風險的問題。

技術特征：

1.膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，所述讀取末端工具的六維力數據，對膝關節置換手術機器人進行閉環控制，包括：

3.根據權利要求2所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，所述末端工具的進給方向力的計算公式為：

4.根據權利要求2所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，所述力誤差的計算公式為：

5.根據權利要求2所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，pid控制器的控制公式為：

6.根據權利要求1-5中任一項所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，所述獲取截骨參數，基于所述截骨參數生成安全邊界與規劃路徑，包括：

7.根據權利要求1-5中任一項所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法，其特征在于，所述設置距離閾值，并基于距離閾值將閉環控制切換為恒定位置控制，包括：

8.膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器和處理器；

10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述程序被處理器執行實現權利要求1-7任一項所述的膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法。

技術總結
本申請提供了一種膝關節置換手術機器人自動截骨安全邊界控制方法及裝置，所述方法包括：獲取截骨參數，基于所述截骨參數生成安全邊界與規劃路徑；讀取末端工具的六維力數據，對膝關節置換手術機器人進行閉環控制；設置距離閾值，并基于距離閾值將閉環控制切換為恒定位置控制。本申請中，通過在臨近邊界處進行閉環控制與恒定位置控制的切換，有效防止動力裝置突破安全邊界，解決機器人截骨過程中系統時延導致安全風險的問題。

技術研發人員：張先龍,王俏杰
受保護的技術使用者：張先龍
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14