并联机器人、系统、装置及存储介质的制作方法

技术特征：
1.一种并联机器人，其特征在于，包括末端执行器及移动平面相互平行的第一平面移动机构、第二平面移动机构；所述第一平面移动机构、所述第二平面移动机构均具有至少两个平面移动的自由度；所述第一平面移动机构的移动远端与所述末端执行器的第一旋转运动副结构连接；所述第二平面移动机构的移动远端与所述末端执行器的第二旋转运动副结构连接；其中，通过控制所述第一平面移动机构协同所述第二平面移动机构动作，改变所述末端执行器的位姿。2.根据权利要求1所述的并联机器人，其特征在于：所述第一平面移动机构包括经由第一五连杆机构连接的第一驱动装置、第二驱动装置；所述第二平面移动机构包括经由第二五连杆机构连接的第三驱动装置、第四驱动装置；其中，所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第三驱动装置及所述第四驱动装置均设置于机架。3.根据权利要求2所述的并联机器人，其特征在于，还包括：持针器，设置于所述末端执行器远离所述第一平面移动机构、所述第二平面移动机构的表面，用于固定穿刺针；其中，通过控制所述第一平面移动机构协同所述第二平面移动机构动作，改变所述穿刺针的位置和延伸方向。4.根据权利要求3所述的并联机器人，其特征在于，还包括：第一电机，所述第一驱动装置经由所述第一电机与所述第一五连杆机构连接；第二电机，所述第二驱动装置经由所述第二电机与所述第一五连杆机构连接；第三电机，所述第三驱动装置经由所述第三电机与所述第二五连杆机构连接；第四电机，所述第四驱动装置经由所述第四电机与所述第二五连杆机构连接；控制器，与所述第一驱动装置、所述第二驱动装置、所述第三驱动装置及所述第四驱动装置均连接，被配置为：获取目标位姿控制命令，所述目标位姿控制命令用于指示所述穿刺针的目标位置和目标方向；根据第一预设算法解析所述目标位姿控制命令，得到第一角度驱动命令、第二角度驱动命令、第三角度驱动命令及第四角度驱动命令，使得所述第一驱动装置基于所述第一角度驱动命令驱动所述第一电机旋转第一角度，所述第二驱动装置基于所述第二角度驱动命令驱动所述第二电机旋转第二角度，所述第三驱动装置基于所述第三角度驱动命令驱动所述第三电机旋转第三角度，所述第四驱动装置基于所述第四角度驱动命令驱动所述第四电机旋转第四角度，以带动所述末端穿刺针移动至所述目标位置和所述目标方向。5.一种并联机器人系统，其特征在于，包括：权利要求1-4任一项所述的并联机器人，所述末端执行器的外表面设置有若干个第一预设材质的定位标记物；以及控制处理装置，与所述并联机器人通信互联，被配置为：接收目标对象及临近所述目标对象设置的所述定位标记物的医学影像；
根据所述医学影像重建所述目标对象的三维模型；根据所述三维模型对病灶、所述定位标记物及其他组织进行识别；根据识别出来的病灶确定所述末端执行器的初始目标位姿；根据所述初始目标位姿、图像识别坐标系与所述并联机器人的基坐标系的变换关系计算所述末端执行器在所述基坐标系的目标位姿；根据所述目标位姿生成所述目标位姿控制命令。6.根据权利要求5所述的并联机器人系统，其特征在于，还包括设置于所述末端执行器的持针器，所述持针器用于固定穿刺针；所述控制处理装置还被配置为：获取初始穿刺入针点，并根据识别出来的病灶确定初始穿刺目标点；根据所述初始穿刺入针点及所述变换关系计算所述基坐标系的穿刺入针点，根据所述初始穿刺目标点及所述变换关系计算所述基坐标系的穿刺目标点；根据所述穿刺入针点及所述穿刺目标点生成所述目标位姿控制命令，以控制所述穿刺针移动至目标位置和目标方向。7.根据权利要求6所述的并联机器人系统，其特征在于，所述其他组织包括血管和/或骨骼；所述控制处理装置还被配置为：在确定所述初始穿刺目标点之后及计算所述穿刺入针点、所述穿刺目标点之前，判断经由所述初始穿刺入针点及所述初始穿刺目标点的初始穿刺路径是否穿过血管和/或骨骼；若没有穿过，则计算所述穿刺入针点、所述穿刺目标点；反之，重新获取初始穿刺入针点。8.根据权利要求7所述的并联机器人系统，其特征在于，所述变换关系包括旋转矩阵r和平移矩阵t；计算所述变换关系的步骤包括：确定识别出的定位标记物的中心点在图像识别坐标系的第一坐标；根据所述第一坐标及预先获取的所述中心点在所述基坐标系的第二坐标，通过刚体配准计算所述旋转矩阵r和所述平移矩阵t。9.根据权利要求8所述的并联机器人系统，其特征在于，根据如下公式计算所述穿刺入针点p
inrobot
、所述穿刺目标点p
drobot
：p
inrobot
＝r*p
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t；p
drobot
＝r*p
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t；其中，p
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为在所述图像识别坐标系的初始穿刺入针点，p
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为根据识别出来的病灶确定的初始穿刺目标点。10.根据权利要求7-9任一项所述的并联机器人系统，其特征在于，所述判断经由所述初始穿刺入针点及所述初始的初始穿刺路径是否穿过血管和/或骨骼的步骤，包括：对直线型初始穿刺路径进行模拟碰撞检测，判断所述直线型初始穿刺路径是否穿过血管和/或骨骼。11.根据权利要求5-9任一项所述的并联机器人系统，其特征在于，所述根据所述三维模型对病灶、所述定位标记物及其他组织进行识别，包括如下步骤中至少一种：通过区域生长法从所述三维模型中分割出病灶；通过阈值分割法从所述三维模型中分割出定位标记物；
通过图像交互法从所述三维模型中分割出其他组织。12.根据权利要求5-9任一项所述的并联机器人系统，其特征在于，还包括：第二预设材质的床板，用于承载所述目标对象及固定所述并联机器人。13.一种控制处理装置，其特征在于，包括：图像处理单元，用于接收目标对象及临近所述目标对象设置的定位标记物的医学影像，根据所述医学影像重建所述目标对象的三维模型，及根据所述三维模型对病灶、所述定位标记物及其他组织进行识别；路径规划单元，用于根据识别出来的病灶确定设置于机器人末端的末端执行器的初始目标位姿，根据所述初始目标位姿、图像识别坐标系与所述机器人的基坐标系的变换关系计算所述末端执行器在所述基坐标系的目标位姿，及根据所述目标位姿生成所述目标位姿控制命令。14.根据权利要求13所述的控制处理装置，其特征在于，用于控制穿刺针移动至目标位置和目标方向；所述路径规划单元还用于获取初始穿刺入针点，并根据识别出来的病灶确定初始穿刺目标点；所述装置还包括：定位装置，用于根据所述初始穿刺入针点及所述变换关系计算所述基坐标系的穿刺入针点，根据所述初始穿刺目标点及所述变换关系计算所述基坐标系的穿刺目标点；及根据所述穿刺入针点及所述穿刺目标点生成所述目标位姿控制命令，以控制所述穿刺针移动至目标位置和目标方向。15.根据权利要求14所述的控制处理装置，其特征在于，所述其他组织包括血管和/或骨骼；所述路径规划单元还用于：在确定所述初始穿刺目标点之后及计算所述穿刺入针点、所述穿刺目标点之前，判断经由所述初始穿刺入针点及所述初始穿刺目标点的初始穿刺路径是否穿过血管和/或骨骼；若没有穿过，则计算所述穿刺入针点、所述穿刺目标点；反之，重新获取初始穿刺入针点。16.根据权利要求13-15任一项所述的控制处理装置，其特征在于，所述图像处理单元还用于执行如下步骤中至少一种：通过区域生长法从所述三维模型中分割出病灶；通过阈值分割法从所述三维模型中分割出定位标记物；通过图像交互法从所述三维模型中分割出其他组织。17.一种运动检测装置，其特征在于，包括：若干个传感器，用于设置于目标对象的检测位置，以检测所述检测位置的位置数据；位置跟踪设备，与所述传感器连接，用于根据接收的所述位置数据跟踪所述检测位置的位置变化，并根据所述位置变化生成动作提示信息，以指示向目标对象执行预设动作。18.根据权利要求17所述的运动检测装置，其特征在于，所述位置跟踪设备被配置为：将所述位置数据的时间序列进行滤波及/或放大处理后，得到预处理位置数据；将所述预处理位置数据进行拟合处理，得到检测位置变化曲线；获取所述检测位置变化曲线上预设时间的变化量；若所述变化量小于或等于预设位移阈值，则生成所述动作提示信息。
19.根据权利要求17或18所述的运动检测装置，其特征在于，所述预设动作包括穿刺动作；所述检测位置位于如下区域中至少一个：所述目标对象的右肺上叶的正上方的皮肤区域；所述目标对象的右肺下叶的正上方的皮肤区域；所述目标对象的左肺中间的正上方的皮肤区域；所述位置跟踪设备还被配置为：根据所述位置变化生成动作提示信息，以指示向所述目标对象的肺部执行穿刺动作。20.一种医学系统，其特征在于，包括：机器人，所述机器人的末端执行器上设置有若干个第一预设材质的定位标记物；成像设备，用于对目标对象及临近所述目标对象设置的所述定位标记物进行扫描成像以获取医学影像；权利要求17-19任一项所述的运动检测装置，用于检测所述目标对象待操作部位的位置变化，并根据所述位置变化生成动作提示信息；控制处理装置，与所述成像设备、所述运动检测装置及所述机器人均通信互联，被配置为：接收目标对象及临近所述目标对象设置的所述定位标记物的医学影像；根据所述医学影像重建所述目标对象的三维模型；根据所述三维模型对病灶、所述定位标记物及其他组织进行识别；根据识别出来的病灶确定所述末端执行器的初始目标位姿；根据所述初始目标位姿、图像识别坐标系与所述机器人的基坐标系的变换关系计算所述末端执行器在所述基坐标系的目标位姿；根据所述目标位姿生成目标位姿控制命令；根据所述目标位姿控制命令、所述动作提示信息控制所述机器人动作，并带动所述末端执行器移动至所述目标位姿控制命令指示的目标位姿。21.一种存储介质，其上存储有计算机程序；其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行如下步骤：接收目标对象及临近所述目标对象设置的定位标记物的医学影像；根据所述医学影像重建所述目标对象的三维模型；根据所述三维模型对病灶、所述定位标记物及其他组织进行识别；根据识别出来的病灶确定机器人的末端执行器的初始目标位姿；根据所述初始目标位姿、图像识别坐标系与所述机器人的基坐标系的变换关系计算所述末端执行器在所述基坐标系的目标位姿；根据所述目标位姿生成目标位姿控制命令，以控制机器人带动末端执行器移动至所述目标位姿控制命令指示的目标位姿。

技术总结
本发明涉及一种并联机器人、系统、装置及存储介质，其中并联机器人包括：末端执行器及移动平面平行的第一平面移动机构、第二平面移动机构；所述第一平面移动机构、所述第二平面移动机构均具有至少两个平面移动的自由度；所述第一平面移动机构的移动远端与所述末端执行器的第一旋转运动副结构连接；所述第二平面移动机构的移动远端与所述末端执行器的第二旋转运动副结构连接；其中，通过控制所述第一平面移动机构协同所述第二平面移动机构动作，改变所述末端执行器的位姿。本申请减小机器人体积的同时，提高机器人的刚度及定位精度。提高机器人的刚度及定位精度。提高机器人的刚度及定位精度。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：上海术航机器人有限公司
技术研发日：2022.01.30
技术公布日：2022/5/20