骨骼的切削方法、裝置、存儲介質和處理器與流程
2024-04-13 07:40:05
1.本發明涉及醫療領域，具體而言，涉及一種骨骼的切削方法、裝置、存儲介質和處理器。
背景技術：
2.在相關技術中，通常是通過串聯機器人對患者的關節位置進行跟蹤，並輔助醫生進行手術工具的定位置、定姿態等操作，但是機器人末端手術工具與手術部位相對位置容易發生偏差，從而導致無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題。
3.針對上述無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
4.本發明實施例提供了一種骨骼的切削方法、裝置、存儲介質和處理器，以至少解決無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題。
5.根據本發明實施例的一個方面，提供了一種骨骼的切削方法。該方法可以包括：獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其中，配準數據用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像；基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系；基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置；控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，其中，切削結果用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削。
6.可選地，基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，包括：對目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到進刀方向和面向視覺檢測儀方向，其中，配準數據包括進刀方向和面向視覺檢測儀方向；基於醫學影像、進刀方向和面向視覺檢測儀方向，確定目標切削平面和目標坐標系。
7.可選地，基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置，包括：通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，其中，跟蹤控制模型用於控制機器人運動。
8.可選地，在基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置之前，該切削方法還包括：獲取第一周期目標位置和當前最新目標位置；將第一周期目標位置和當前最新目標位置輸入至規劃模型中進行處理，得到第二周期目標位置，並將第二周期目標位置作為目標位置，其中，規劃模型用於表徵第一周期目標位置、最新目標位置與第二周期目標位置之間的關係，第二周期位於第一周期之後。
9.可選地，控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，包括：在切削完成後的平面上，獲取切削完成後的平面
位置與目標平面位置二者之間的差值；基於差值確定切削結果。
10.可選地，基於差值確定切削結果，包括：響應於差值小於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面成功通過檢測；響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測。
11.可選地，在響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測之後，該切削方法還包括：控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，直至切削完成後的平面位置與目標平面位置兩者之間的差值小於目標閾值。
12.根據本發明實施例的一個方面，提供了一種骨骼的切削裝置，該裝置可以包括：第一獲取單元，用於獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其中，配準數據用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像；確定單元，用於基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系；第一控制單元，用於基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置；切削單元，用於控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，其中，切削結果用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削。
13.根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種計算機可讀存儲介質。該計算機可讀存儲介質包括存儲的程序，其中，在程序運行時控制計算機可讀存儲介質所在設備執行本發明實施例的骨骼的切削方法。
14.根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種處理器。該處理器用於運行程序，其中，程序被該處理器運行時執行本發明實施例的骨骼的切削方法。
15.在本發明實施例中，首先獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，然後利用獲取的配準數據將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到坐標軸方向，進一步確定目標切削平面和目標坐標系，再通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，在機器人到達目標位置之後，控制機器人對目標骨骼進行手術平面切削，從而達到了機器人末端手術工具與手術部位相對位置保持不變的目的，進而解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，實現了可以準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術效果。
附圖說明
16.此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本技術的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：圖1是根據本發明實施例的一種骨骼的切削方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的一種控制機器人跟隨運動的方法的流程圖；圖3（a）是根據本發明實施例的一種股骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系以及脛骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系的示意圖；圖3（b）是根據本發明實施例的一種截骨導板坐標系的示意圖；圖3（c）是根據本發明實施例的一種跟蹤過程坐標系分布的示意圖；
圖3（d）是根據本發明實施例的一種檢測工裝的示意圖；圖3（e）是根據本發明實施例的一種跟蹤控制邏輯的流程圖；圖4是根據本發明實施例的一種骨骼的切削裝置的示意圖。
具體實施方式
17.為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。
18.需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語「包括」和「具有」以及他們的任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限於清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對於這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
實施例1
19.根據本發明實施例，提供了一種骨骼的切削方法，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。
20.圖1是根據本發明實施例的一種骨骼的切削方法的流程圖，如圖1所示，該方法可以包括如下步驟：步驟s101，獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據。
21.在本發明上述步驟s101提供的技術方案中，通過採集設備對目標骨骼的病變程度和結構信息進行採集，再將採集到的目標骨骼的病變程度和結構信息以圖像的形式進行呈現，然後利用計算機從影像歸檔與通信系統的伺服器上，下載並獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其中，配準數據可以用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像可以為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像。
22.步驟s102，基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系。
23.在本發明上述步驟s102提供的技術方案中，在獲取到醫學影像和配準數據之後，基於配準數據，對目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到坐標軸方向，然後基於所獲取的醫學影像和得到的坐標軸方向，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面可以包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系可以包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系。
24.可選地，股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標係為建立在骨骼上的坐標系，截骨導板坐標係為建立在截骨設備上的坐標系，當股骨切削平面相對坐標系
和/或脛骨切削平面相對坐標系與截骨導板坐標系重合時，控制機器人完成對骨骼病變部位的切削。
25.步驟s103，基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置。
26.在本發明上述步驟s103提供的技術方案中，在確定目標坐標系之後，確定與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，然後利用該跟蹤控制模型，將視覺坐標系下的目標位置轉換為機器人基坐標系下的目標位置，從而控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置，其中，目標位置可以與機器人的運動周期相對應，也就是說，機器人在每一個運動周期都需要到達當前運動周期的目標位置。
27.舉例而言，運動周期的取值範圍可以為0.5 ms至0.9 ms，如果運動周期為0.6 ms，則機器人每間隔0.6 ms需到達當前運動周期的目標位置，此處僅作舉例說明，不做具體限定。
28.步驟s104，控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果。
29.在本發明上述步驟s104提供的技術方案中，在機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置之後，控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在股骨切削平面上對股骨進行手術平面切削，和/或，在脛骨切削平面上對脛骨進行手術平面切削，得到對應於股骨和/或脛骨的切削結果，其中，切削結果可以用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削，也即，切削結果可以用於表徵對股骨和/或脛骨是否成功完成切削。
30.本技術上述步驟s101至步驟s104，獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其中，配準數據用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像；基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系；基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置；控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，其中，切削結果用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削。也就是說，本發明實施例中首先獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，然後利用獲取的配準數據將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到坐標軸方向，進一步確定目標切削平面和目標坐標系，再通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，在機器人到達目標位置之後，控制機器人對目標骨骼進行手術平面切削，從而達到了機器人末端手術工具與手術部位相對位置保持不變的目的，進而解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，實現了可以準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術效果。
31.下面對該實施例的上述方法進行進一步介紹。
32.作為一種可選的實施例方式，步驟s102，基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，包括：對目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到進刀方向和面向視覺檢測儀方向；基於醫學影像、進刀方向和面向視覺檢測儀方向，確定目標切削平面和目標坐標系。
33.在該實施例中，在獲取到醫學影像和配準數據之後，對股骨和/或脛骨的不同圖像在空間位置進行配準，得到進刀方向和面向視覺檢測儀方向，將進刀方向確定為y軸正方
向，將面向視覺檢測儀方向確定為x軸正方向，並根據右手定則確定z軸方向，也即，確定坐標軸方向，其中，配準數據可以包括進刀方向和面向視覺檢測儀方向；然後基於獲取到的醫學影像和確定的坐標軸方向，確定股骨切削平面和/或脛骨切削平面，並確定股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系。
34.作為一種可選的實施例方式，步驟s103，基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置，包括：通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型控制機器人運動至目標位置。
35.在該實施例中，在確定目標坐標系之後，確定與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，然後利用該跟蹤控制模型，完成不同坐標系下的目標位置轉換，進而控制機器人運動至目標位置，其中，跟蹤控制模型可以用於控制機器人運動。
36.可選地，跟蹤控制模型可以用於執行以下步驟：步驟一，將視覺坐標系下的目標位置轉換為機器人基坐標系下的目標位置，如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，為機器人工具反饋位姿矩陣，為機器人工具末端的跟蹤標記陣列下的工具坐標系的轉換矩陣，為視覺坐標系下的跟蹤標記陣列轉換矩陣，為視覺坐標系下的目標位置，為機器人基坐標系下的目標位置。
37.可選地，可以通過下式得到，也即，得到視覺坐標系下的目標位置：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，為股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系，為配準算法獲得的虛擬坐標系與視覺坐標系的轉化關係，為虛擬坐標系下的目標位姿。
38.步驟二，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置。
39.步驟三，如下式所示，通過機器人工具末端的跟蹤標記陣列，反饋當前工具平面在視覺坐標系下的位姿矩陣：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）其中，為工具位置，為跟蹤標記陣列相對於視覺採集設備坐標系，為跟蹤標記陣列相對於工具平面坐標系。
40.作為一種可選的實施例方式，在基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置之前，該切削方法還包括：獲取第一周期目標位置和當前最新目標位置；將第一周期目標位置和當前最新目標位置輸入至規劃模型中進行處理，得到第二周期目標位置，並將第二周期目標位置作為目標位置。
41.在該實施例中，在控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置之前，對機器人在每一運動周期所到達的目標位置進行跟蹤，由此獲取第一周期目標位置和當前最新目標位置，然後將獲取的第一周期目標位置和當前最新目標位置輸入至規劃模型中進行處
理，也即，將獲取的第一周期目標位置和當前最新目標位置輸入至規劃模型中進行加權求和，由此得到第二周期目標位置，也即，得到機器人基坐標系下的目標位置，其中，規劃模型可以用於表徵第一周期目標位置、最新目標位置與第二周期目標位置之間的關係，第二周期可以位於第一周期之後。
42.可選地，規劃模型可以如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）其中，為第二周期目標位置，為第一周期目標位置，為當前最新目標位置，α為權重係數，α的取值範圍為0至0.5，當α越接近0時，跟蹤越緩慢，運動越平緩，當α越接近0.5時，跟蹤越迅速，運動越急促。
43.作為一種可選的實施例方式，步驟s104，控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，包括：在切削完成後的平面上，獲取切削完成後的平面位置與目標平面位置二者之間的差值；基於差值確定切削結果。
44.在該實施例中，在機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置之後，控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，再將檢測工裝放置在切削完成後的平面上，對切削完成後的平面位置與目標平面位置進行差值運算，從而獲取切削完成後的平面位置與目標平面位置二者之間的差值，然後基於差值，判斷目標骨骼是否成功完成切削，由此確定切削結果。
45.可選地，對切削完成後的平面位置與目標平面位置進行差值運算如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）其中，為檢測工裝所處的切削完成後的平面位置，為目標平面位置，為兩平面之間的投影距離。
46.作為一種可選的實施例方式，基於差值確定切削結果，包括：響應於差值小於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面成功通過檢測；響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測。
47.在該實施例中，在獲取到切削完成後的平面位置與目標平面位置二者之間的差值之後，對差值與目標閾值之間的關係進行判斷，如果差值小於目標閾值，則對此情況進行響應，確定切削結果為切削完成後的平面成功通過檢測，如果差值大於或等於目標閾值，則對此情況進行響應，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測，其中，目標閾值可以為對切削結果進行規範限定的標準化誤差值，例如，目標閾值可以為0.001 mm，此處僅作舉例說明，不做具體限定。
48.作為一種可選的實施例方式，在響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測之後，該切削方法還包括：控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，直至切削完成後的平面位置與目標平面位置兩者之間的差值小於目標閾值。
49.在該實施例中，在響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測之後，繼續控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在股骨切削平
面上對股骨進行手術平面切削，和/或，在脛骨切削平面上對脛骨進行手術平面切削，直至切削完成後的股骨平面位置與股骨目標平面位置兩者之間的差值小於目標閾值，和/或，切削完成後的脛骨平面位置與脛骨目標平面位置兩者之間的差值小於目標閾值。
50.在本發明實施例中，首先獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，然後利用獲取的配準數據將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到坐標軸方向，進一步確定目標切削平面和目標坐標系，再通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，在機器人到達目標位置之後，控制機器人對目標骨骼進行手術平面切削，並對切削結果進行檢測，從而解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，達到了可以準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術效果。
實施例2
51.下面結合優選的實施方式對本發明實施例的技術方案進行舉例說明。
52.隨著經濟發展和醫療水平的不斷提高，機器人不僅作為一種日常手術工具，更是為了滿足手術過程中對於精確度的需求，機器人的發展也越來越多元化。但是常規的醫療假體置換手術通過串聯機器人對患者的關節位置進行跟蹤，並輔助醫生進行手術工具的定位置、定姿態等操作，容易造成機器人末端手術工具與手術部位相對位置發生偏差，因此無法滿足可以準確控制機器人跟隨手術部位運動。
53.因此，為了克服上述問題，在一種相關技術中，公開了一種機器人跟蹤方法及系統，該方法包括：當接收到客戶端因符合預設觸發條件而發送的地磁數據時，根據預設地磁指紋地圖，將所述地磁數據轉換成用戶位置信息；根據所述用戶位置信息，選擇符合預設目標條件的機器人作為目標機器人；根據所述目標機器人的當前所在位置，規劃到達目標位置的路徑；目標位置為所述用戶位置信息對應的客戶端的當前所在位置；根據規劃的路徑，控制所述目標機器人跟蹤至所述目標位置。但是，該方法中採用地磁數據為指導，定位目標位置，並未提及機器人的跟蹤方法，因此並不能滿足可以準確控制機器人跟隨手術部位運動。
54.然而，本發明實施例提出一種骨骼的切削方法。該方法基於跟蹤控制模型，對機器人的位置進行跟蹤，在機器人到達目標位置之後，對患者的骨骼病變部位進行切削，從而解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，實現了可以準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術效果。
55.圖2是根據本發明實施例的一種控制機器人跟隨運動的方法的流程圖，如圖2所示，該方法可以包括以下步驟：步驟s201，確定目標切削平面。
56.可選地，基於ct影像以及配準過程，確定人體股骨和/或脛骨平面，定義截骨目標平面，設定進刀方向為y軸正方向，面向視覺檢測儀方向為x軸正方向，基於右手定則確定z軸方向，完成股骨切削平面相對於視覺採集設備下坐標系，以及脛骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系。
57.在確定目標切削平面之後，進入步驟s202，確定工具坐標系。
58.具體地，確定工具坐標系需要確定以下內容：股骨側工具平面相對於法蘭端坐標系、脛骨側工具相對於法蘭端坐標系、法蘭相對於機器人基座坐標位、股骨側工具平面相對
於基座坐標系、脛骨側工具對於基座坐標系、跟蹤標記陣列相對於視覺採集設備坐標系、跟蹤標記陣列相對於工具平面坐標系。
59.在確定工具坐標系之後，進入步驟s203，對機器人進行跟蹤控制。
60.在對機器人進行跟蹤控制之後，進入步驟s204，對機器人進行運動插補。
61.可選地，在跟隨過程中，為滿足患者微動情況，需實時跟蹤目標位置，對運動軌跡進行實時規劃，規劃模型可以如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）其中，為下一周期目標位置，為上一周期目標位置，為當前最新目標位置，α為權重係數，α的取值範圍為0至0.5，當α越接近0時，跟蹤越緩慢，運動越平緩，當α越接近0.5時，跟蹤越迅速，運動越急促。
62.在對機器人進行運動插補之後，進入步驟s205，在目標切削平面上對目標骨骼進行平面切削。
63.在對目標骨骼進行平面切削之後，進入步驟s206，對切削完成後的平面進行切削驗證。
64.具體地，通過下式對切削完成後的平面位置與目標平面位置進行差值運算，以完成切削驗證：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）其中，為檢測工裝所處的切削完成後的平面位置，為目標平面位置，為兩平面之間的投影距離。
65.圖3（a）是根據本發明實施例的一種股骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系以及脛骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系的示意圖，如圖3（a）所示，該股骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系可以包括：股骨標記陣列、股骨目標平面和視覺採集設備，該脛骨切削平面相對於視覺採集設備坐標系可以包括：脛骨標記陣列、脛骨目標平面和視覺採集設備。
66.圖3（b）是根據本發明實施例的一種截骨導板坐標系的示意圖，如圖3（b）所示，該截骨導板坐標系可以包括：股骨側工具平面相對於法蘭端坐標系、脛骨側工具相對於法蘭端坐標系、法蘭相對於機器人基座坐標位、股骨側工具平面相對於基座坐標系、脛骨側工具相對於基座坐標系、跟蹤標記陣列相對於視覺採集設備坐標系、跟蹤標記陣列相對於工具平面坐標系。
67.圖3（c）是根據本發明實施例的一種跟蹤過程坐標系分布的示意圖，如圖3（c）所示，該跟蹤過程坐標系分布可以為：視覺採集設備3031、目標平面3032、跟蹤標記陣列3033、工具平面3034、機器人法蘭3035和機器人機座3036。
68.圖3（d）是根據本發明實施例的一種檢測工裝的示意圖。
69.圖3（e）是根據本發明實施例的一種跟蹤控制邏輯的流程圖，如圖3（e）所示，該跟蹤控制邏輯可以包括以下步驟：
步驟s3051，坐標系轉換。
70.將視覺坐標系下的目標位置轉換為機器人基坐標系下的目標位置，該坐標系轉換過程如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，為機器人工具反饋位姿矩陣，為機器人工具末端的跟蹤標記陣列下的工具坐標系的轉換矩陣，為視覺坐標系下的跟蹤標記陣列轉換矩陣，為視覺坐標系下的目標位置，為機器人基坐標系下的目標位置。
71.可選地，可以通過下式得到，也即，得到視覺坐標系下的目標位置：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，為股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系，為配準算法獲得的虛擬坐標系與視覺坐標系的轉化關係，為虛擬坐標系下的目標位姿。
72.在完成坐標系轉換之後，進入步驟s3052，控制機器人運動至機器人基坐標系下目標位置。
73.在控制機器人運動至機器人基坐標系下目標位置之後，進入步驟s3053，反饋位姿矩陣，也即，通過機器人工具末端的跟蹤標記陣列，反饋當前工具平面在視覺坐標系下的位姿矩陣，該反饋位姿矩陣過程如下式所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）其中，為工具位置，為跟蹤標記陣列相對於視覺採集設備坐標系，為跟蹤標記陣列相對於工具平面坐標系。
74.在該實施例中，首先獲取股骨和/或脛骨的醫學影像以及股骨和/或脛骨的配準數據，然後利用獲取的配準數據將股骨和/或脛骨的不同圖像在空間位置進行配準，得到坐標軸方向，進一步確定股骨切削平面和/或脛骨切削平面，並確定股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系，再通過確定的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，在機器人到達目標位置之後，控制機器人對股骨和/或脛骨進行手術平面切削，並對切削結果進行檢測，從而解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，達到了可以準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術效果。
實施例3
75.根據本發明實施例，還提供了一種骨骼的切削裝置。需要說明的是，該骨骼的切削裝置可以用於執行實施例1中的一種骨骼的切削方法。
76.圖4是根據本發明實施例的一種骨骼的切削裝置的示意圖。如圖4所示，一種骨骼的切削裝置400可以包括：第一獲取單元401、確定單元402、第一控制單元403和切削單元404。
77.第一獲取單元401，用於獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其
中，配準數據用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像。
78.確定單元402，用於基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系。
79.第一控制單元403，用於基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置。
80.切削單元404，用於控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，其中，切削結果用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削。
81.可選地，確定單元402可以包括：配準模塊，用於對目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，得到進刀方向和面向視覺檢測儀方向，其中，配準數據包括進刀方向和面向視覺檢測儀方向；第一確定模塊，用於基於醫學影像、進刀方向和面向視覺檢測儀方向，確定目標切削平面和目標坐標系。
82.可選地，第一控制單元403可以包括：控制模塊，用於通過與目標坐標系對應的跟蹤控制模型，控制機器人運動至目標位置，其中，跟蹤控制模型用於控制機器人運動。
83.可選地，骨骼的切削裝置400還可以包括：第二獲取單元，用於獲取第一周期目標位置和當前最新目標位置；處理單元，用於將第一周期目標位置和當前最新目標位置輸入至規劃模型中進行處理，得到第二周期目標位置，並將第二周期目標位置作為目標位置，其中，規劃模型用於表徵第一周期目標位置、最新目標位置與第二周期目標位置之間的關係，第二周期位於第一周期之後。
84.可選地，切削單元404可以包括：獲取模塊，用於在切削完成後的平面上，獲取切削完成後的平面位置與目標平面位置二者之間的差值；第二確定模塊，用於基於差值確定切削結果。
85.可選地，第二確定模塊可以包括：第一確定子模塊，用於響應於差值小於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面成功通過檢測；第二確定子模塊，用於響應於差值大於或等於目標閾值，確定切削結果為切削完成後的平面未成功通過檢測。
86.可選地，骨骼的切削裝置400還可以包括：第二控制單元，用於控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，直至切削完成後的平面位置與目標平面位置兩者之間的差值小於目標閾值。
87.在該實施例中，第一獲取單元，用於獲取目標骨骼的醫學影像以及目標骨骼的配準數據，其中，配準數據用於將目標骨骼的不同圖像在空間位置進行配準，不同圖像為目標骨骼在醫學影像中不同視角的影像；確定單元，用於基於醫學影像和配準數據，確定目標切削平面和目標坐標系，其中，目標切削平面包括股骨切削平面和/或脛骨切削平面，目標坐標系包括股骨切削平面相對坐標系和/或脛骨切削平面相對坐標系以及截骨導板坐標系；第一控制單元，用於基於目標坐標系，控制機器人運動至機器人基坐標系下的目標位置；切削單元，用於控制機器人在目標位置上利用截骨設備，在目標切削平面上對目標骨骼進行手術平面切削，得到切削結果，其中，切削結果用於表徵對目標骨骼是否成功完成切削，解決了無法準確控制機器人跟隨手術部位運動的技術問題，達到了可以準確控制機器人跟隨
手術部位運動的技術效果。
實施例4
88.根據本發明實施例，還提供了一種計算機可讀存儲介質。該計算機可讀存儲介質包括存儲的程序，其中，在程序運行時控制計算機可讀存儲介質所在設備執行實施例1中的骨骼的切削方法。
實施例5
89.根據本發明實施例，還提供了一種處理器。該處理器用於運行程序，其中，程序被該處理器運行時執行實施例1中的骨骼的切削方法。
90.上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
91.在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
92.在本技術所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。
93.作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
94.另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
95.集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備（可為個人計算機、伺服器或者網絡設備等）執行本發明各個實施例方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、只讀存儲器（rom，read-only memory）、隨機存取存儲器（ram，random access memory）、移動硬碟、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
96.以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。