血管介入机器人精度检测装置及方法与流程

本发明涉及医疗器械，尤其涉及一种血管介入机器人精度检测装置及方法。

背景技术：

1、血管介入手术机器人是一种利用机器人技术辅助医生进行手术操作的医疗设备，可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能有效降低放射线对主刀医生的伤害，提高手术安全性，因而逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。

2、目前血管介入手术机器人主要采用主从操作结构，以将医生与放射线隔离，通过主端装置检测医生手部的手术操作，并将操作信号传送至从端装置，进行导管导丝的推拉和扭转操作，从端装置根据操作信号控制递送组件、转动组件来驱动导管导丝位移或扭转。

3、然而在实际操作过程中，从端装置导管导丝移动的距离或转动的角度均为系统理论值，导管导丝实际移动的距离或转动的角度与系统理论值存在一定的误差，该误差主要由递送组件和转动组件的传动结构导致，而现有技术中一般都是忽略了该误差，导致血管介入手术精度不高，市面上尚缺乏一种可以精确检测血管介入机器人精度的技术。

技术实现思路

1、本发明提出一种血管介入机器人精度检测装置及方法，解决了现有技术中无法精确检测血管介入机器人的精度，导致血管介入手术精度不高的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种血管介入机器人精度检测装置，包括驱动机构、导管、导丝和光学定位组件，所述导管、导丝的一端与驱动机构连接；所述驱动机构包括递送组件、转动组件和控制器，所述递送组件根据控制器下发的控制指令驱动导管或导丝沿轴向位移，所述转动组件根据控制器下发的控制指令驱动导管或导丝绕轴向转动；所述光学定位组件用于检测导管或导丝真实的轴向位移量和转动角度。

4、本发明通过递送组件驱动导管或导丝沿轴向位移(理论位移量)，并通过光学定位组件检测导管或导丝的实际位移量，根据导管或导丝的实际位移量与理论位移量之间的差值计算得到导管或导丝的位移误差，从而得到导管或导丝的轴向位移精度；并通过转动组件驱动导管或导丝绕轴向转动(理论转动角度)，再通过光学定位组件检测导管或导丝的实际转动角度，根据导管或导丝的实际转动角度与理论转动角度之间的差值计算得到导管或导丝的转动误差，从而得到导管或导丝的扭转精度。

5、作为本发明优选的方案，所述光学定位组件包括激光跟踪仪和靶标，所述靶标固定安装在导管或导丝的外壁上，所述激光跟踪仪用于获取靶标的三维坐标信息。

6、作为本发明优选的方案，所述靶标包括贴片和设置在贴片上的圆形反光标识区，所述贴片通过粘接的方式固定在导管或导丝的外壁上。

7、作为本发明可选的方案，所述光学定位组件包括双目识别相机和4个定位反光球，4个定位反光球非对称粘接在导管或导丝的外壁上，所述双目识别相机用于获取4个定位反光球的空间位姿信息。

8、作为本发明优选的方案，所述定位反光球为外壁敷设有反光涂层的空心塑料球，最大限度减轻定位反光球的重量，从而减小误差。

9、根据本发明的另一个方面，提供了一种血管介入机器人精度检测方法，包括以下步骤：

10、步骤a，检测导管或导丝的平移误差，包括：

11、步骤a1，将靶标固定到导管或导丝的外壁上；

12、步骤a2，通过激光跟踪仪获取靶标上反光标识区的中心点坐标p1；

13、步骤a3，通过控制器控制递送组件驱动导管或导丝沿轴向平移l1；

14、步骤a4，通过激光跟踪仪获取靶标上反光标识区的中心点随导管或导丝平移后的坐标p2；

15、步骤a5，计算p1、p2两点间的欧氏距离为l2，|l1-l2|为导管或导丝的平移差值；

16、步骤a6，重复步骤a2至a5三次，取三次平移差值的平均值作为导管或导丝的平移误差。

17、作为本发明优选的方案，所述检测方法还包括以下步骤：

18、步骤b，检测导管或导丝的旋转误差，包括：

19、步骤b1，将靶标固定到导管或导丝的外壁上；

20、步骤b2，通过激光跟踪仪获取靶标上反光标识区的中心点坐标q1；

21、步骤b3，通过控制器控制转动组件驱动导管或导丝绕轴向旋转θ1；

22、步骤b4，通过激光跟踪仪获取靶标上反光标识区的中心点随导管或导丝旋转后的坐标q2；

23、步骤b5，计算q1、q2两点间的欧氏距离为d1，计算导管或导丝旋转的角度θ2，其中d2为靶标上反光标识区的中心点到导管或导丝轴线的距离；|θ1-θ2|为导管或导丝的旋转差值；

24、步骤b6，重复步骤b2至b5三次，取三次旋转差值的平均值作为导管或导丝的旋转误差。

25、根据本发明的又一个方面，提供了一种血管介入机器人精度检测方法，包括以下步骤：

26、步骤c，检测导管或导丝的平移误差，包括：

27、步骤c1，将4个定位反光球非对称固定在导管或导丝的外壁上，选取其中任意一个定位反光球的球心作为原点建立三维参考坐标系；

28、步骤c2，通过双目识别相机获取参考坐标系原点的坐标p3；

29、步骤c3，通过控制器控制递送组件驱动导管或导丝沿轴向平移l3；

30、步骤c4，通过双目识别相机获取参考坐标系原点随导管或导丝平移后的坐标p4；

31、步骤c5，计算p3、p4两点间的欧氏距离为l4，|l3-l4|为导管或导丝的平移差值；

32、步骤c6，重复步骤c2至c5三次，取三次平移差值的平均值作为导管或导丝的平移误差。

33、作为本发明优选的方案，所述检测方法还包括以下步骤：

34、步骤d，检测导管或导丝的旋转误差，包括：

35、步骤d1，将4个定位反光球非对称固定在导管或导丝的外壁上，选取其中任意一个定位反光球的球心作为原点建立三维参考坐标系；

36、步骤d2，通过双目识别相机获取参考坐标系原点的坐标q3；

37、步骤d3，通过控制器控制转动组件驱动导管或导丝绕轴向旋转θ3；

38、步骤d4，通过双目识别相机获取参考坐标系原点随导管或导丝旋转后的坐标q4；

39、步骤d5，计算q3、q4两点间的欧氏距离为d3，计算导管或导丝旋转的角度θ4，其中d4为参考坐标系原点到导管或导丝轴线的距离；|θ3-θ4|为导管或导丝的旋转差值；

40、步骤d6，重复步骤d2至d5三次，取三次平移差值的平均值作为导管或导丝的平移误差。

41、有益效果

42、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于，本发明通过递送组件驱动导管或导丝沿轴向位移(理论位移量)，并通过光学定位组件检测导管或导丝的实际位移量，根据导管或导丝的实际位移量与理论位移量之间的差值计算得到导管或导丝的位移误差，从而得到导管或导丝的轴向位移精度；并通过转动组件驱动导管或导丝绕轴向转动(理论转动角度)，再通过光学定位组件检测导管或导丝的实际转动角度，根据导管或导丝的实际转动角度与理论转动角度之间的差值计算得到导管或导丝的转动误差，从而得到导管或导丝的扭转精度。