申请/专利权人：杭州键嘉医疗科技股份有限公司

申请日：2023-12-27

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117814911A

主分类号：A61B34/20

分类号：A61B34/20;A61B34/10

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本发明提供了一种在手术导航系统中实现虚拟边界限制的方法及装置，所述方法包括：检查约束边界的封闭性；找出距离质点最近的面片；构造符号距离函数；碰撞响应。本发明通过一种稳定、可靠的边界控制技术，在虚拟空间中约束机器人的活动区域，阻止机器人向区域外运动，且采用了创新性的控制方式，可以解决现有技术方案边界接触位置控制不稳定、边界不清晰、操作风险高、参数调整难度大的问题，实现更加稳定、高精度的虚拟边界控制，同时能够更好的模拟质点与非线弹性材料接触时的碰撞表现，并且引入了速度衰减机制，更好的模拟真实的手术操作触感。

主权项：1.一种在手术导航系统中实现虚拟边界限制的方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，检查约束边界的封闭性，用于确定约束边界是否是可以用于碰撞检测，只有当约束边界是封闭的面数据，才能够描述质点在边界的外部还是内部；S102，找出距离质点最近的面片，通过搜索算法，遍历所有边界的三角面片，选取质点能够投影的面片，找到最近的那一块面片；S103，构造符号距离函数，根据当前质点和约束边界的相对位置关系，代入以下符号距离函数中： 其中表示符号距离函数，x表示当前质点的位置，p表示平面上的任意一点，n为平面的法向量指向约束边界外侧；当符号距离函数大于0时，说明质点在法向量同侧，质点位于约束边界外侧；当符号距离函数小于0时，说明质点在法向量异侧，质点位于约束边界内侧；S104，碰撞响应，从符号距离函数中判断出质点在约束边界的内外侧；当质点位于约束边界内侧时，认为机器人的运动位于允许范围内，无需进行碰撞响应；当质点位于约束边界外侧时，认为机器人的运动超出了允许范围，应当进行碰撞响应；将机器人当前的运动速度进行解耦，分为朝向约束边界以外方向vN和平行于约束边界切线方向vT，vN和vT分别遵循以下原则：v′N＝-μNvN；v′T＝avT；其中v'N表示更新后的速度，μN的范围在0到1之间，表示向约束边界以外方向的速度损失，值越小速度损失越多，a表示平行约束切线方向的速度衰减。

全文数据：

权利要求：

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