武漢大學蘇州研究院李淼獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉武漢大學蘇州研究院申請的專利一種醫用超聲定位機器人及位置標定方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116236281B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310121678.4,技術領域涉及:A61B34/20;該發明授權一種醫用超聲定位機器人及位置標定方法是由李淼;趙富強;雷自偉;李夢德;周睿;李祥利設計研發完成,并于2023-02-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種醫用超聲定位機器人及位置標定方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種醫用超聲定位機器人及位置標定方法,將超聲探頭及標定錐體通過法蘭安裝在機械臂的執行末端,基于機械臂的基座建立世界坐標系,通過機械臂帶動標定錐體的尖端碰觸固定好的參考針尖盤上的針尖,通過坐標轉換得到所需針尖在世界坐標系下的坐標;然后利用標定仿體將針尖包裹,利用機械臂攜帶超聲探頭對針尖進行掃查,獲得至少3個針尖在圖像坐標系中的坐標,利用針尖在圖像坐標系中的坐標和針尖在世界坐標系中的坐標對圖像坐標系與超聲探頭坐標系之間的坐標變換矩陣進行解算,從而得到世界坐標系和圖像坐標系之間的轉換關系,完成標定。該標定方法具有準確、快速、標準化的特點,在醫用超聲定位機器人中具有巨大應用價值。
本發明授權一種醫用超聲定位機器人及位置標定方法在權利要求書中公布了:1.一種醫用超聲定位機器人的位置標定方法,采用的標定裝置包括機械臂、參考針尖盤、標定錐體、標定仿體、法蘭以及超聲掃查裝置,所述參考針尖盤上設有多個用于標定的針尖,其特征在于,位置標定方法包括以下步驟: S1:搭建標定裝置,將標定錐體和超聲掃查裝置的超聲探頭通過法蘭安裝在機械臂的執行末端,在整個標定過程中,參考針尖盤與機械臂的基座保持相對位置不變; S2:建立基于機械臂基座的世界坐標系和基于機械臂末端的機械臂末端坐標系,對于參考針尖盤上的一個針尖,控制機械臂末端法蘭上的標定錐體尖端與之觸碰;通過坐標變換計算出針尖在機械臂末端坐標系下的坐標,然后通過機械臂正向運動學和關節角度算出世界坐標系和機械臂末端坐標系之間的轉換矩陣;利用該轉換矩陣計算觸碰的針尖在世界坐標系下的坐標; S3:重復步驟S2多次得到參考針尖盤上其他所需針尖在世界坐標系下的坐標或者通過對參考針尖盤的幾何尺寸計算獲取其他所需針尖在世界坐標系下的坐標; S4:用標定仿體包裹住參考針尖盤,通過超聲探頭掃查,獲取參考針尖盤中針尖在超聲圖像中的位置,建立基于超聲圖像的圖像坐標系,通過已知的像素對應實際距離,計算出針尖在圖像坐標系下的坐標; S5:通過設未知數來表達世界坐標系到圖像坐標系的變換矩陣,以參考針尖盤中每個針尖的圖像坐標乘以變換矩陣,列式表達出在世界坐標系下的坐標,并與步驟S2中得到的坐標相等,多個針尖能列出多組的方程式組,從方程式組中求解出變換矩陣中的未知數,從而得到世界坐標系到圖像坐標系的變換矩陣,完成標定; 步驟S2中,針尖在機械臂末端坐標系下的坐標有兩種獲取方式;第一種,通過標定錐體的幾何尺寸和標定錐體與機械臂的執行末端之間安裝關系直接計算轉換矩陣,從而得到針尖在機械臂末端坐標系下的坐標;第二種,建立錐體坐標系,設置未知參數表達錐體坐標系和機械臂末端坐標系之間變換矩陣,對參考針尖盤上多個針尖進行碰撞,多個針尖之間相對位置關系已知,通過列式對未知參數求解,得到錐體坐標系和機械臂末端坐標系之間的變換矩陣,從而獲得針尖在機械臂末端坐標系下的坐標。
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