中国科学院深圳先进技术研究院杨远源获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院深圳先进技术研究院申请的专利一种机器人辅助骨折复位路径规划方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118787444B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410769857.3,技术领域涉及:A61B34/10;该发明授权一种机器人辅助骨折复位路径规划方法及系统是由杨远源;鲁少林;胡颖;张立海设计研发完成,并于2024-06-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种机器人辅助骨折复位路径规划方法及系统在说明书摘要公布了:本申请公开了一种机器人辅助骨折复位路径规划方法及系统,运用于骨折复位技术领域,其方法包括:获取患者的CT数据;对所述CT数据进行分割重建和目标位资规划,得到断骨对应的初始位资数据和目标位资数据;计算所述初始位资数据和所述目标位资数据之间的位置差异和姿态差异;以所述初始位资数据和所述目标位资数据组成六维向量作为采样点,进行骨折复位路径规划,生成最终路径;通过路径后处理算法对所述最终路径进行优化。
本发明授权一种机器人辅助骨折复位路径规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种机器人辅助骨折复位路径规划方法,其特征在于,包括: 获取患者的CT数据; 对所述CT数据进行分割重建和目标位姿规划,得到断骨对应的初始位姿数据和目标位姿数据; 计算所述初始位姿数据和所述目标位姿数据之间的位置差异和姿态差异; 以所述初始位姿数据和所述目标位姿数据组成六维向量作为采样点,进行骨折复位路径规划,生成最终路径; 通过路径后处理算法对所述最终路径进行优化; 所述以所述初始位姿数据和所述目标位姿数据组成六维向量作为采样点,进行骨折复位路径规划,生成最终路径的步骤中,具体包括下述步骤: 将初始位置作为树的节点,建立包含起点的树; 通过增强的RRT*算法进行迭代,从状态空间中随机采样一个节点χrand,并找到树中距离该节点最近的节点Xnearest; 通过Steer函数将节点χrand拓展至一个步长的节点χnew; 若判断χnew与χnearest之间的连线与障碍物产生碰撞,则放弃该节点; 对于未放弃的节点,在树上选取距离小于预设阈值的所有近邻节点列表Xnear,进行两个优化步; 所述通过路径后处理算法对所述最终路径进行优化的步骤中,具体包括下述步骤: 从起始点开始,检测第L个点与起始点之间是否直接连接且路径上不与障碍物产生碰撞;若没有产生碰撞则直接连接且删除中间的节点;若有碰撞,则检测第L-1个点,直至检测到无碰撞的节点;从该节点开始,进行重复检测直至到达目标点,最后返回剩余的节点和edge; 路径短接算法处理后的路径保留了碎骨在复位过程中所要经过的n+1个关键节点Vi,首尾相接后生成几何连续的n段线,对应n个区间;对关键节点连接成的线段进行平滑,获取满足参数连续条件的空间曲线,其中所述参数连续包括几何连续、速度连续和加速度连续;具体为: 采用三次样条插值方法分段平滑复位路径,在三维空间中分段参数曲线定义为: Γτ={Γiτ,τ∈[τi,τi+1],i=0,…,n-1} 其中τ0=0,τn=1;对应对于每个区间内的插补坐标,采用三次样条插值定义: 其中,n段区间共12n个未知参数,则通过12n个方程进行求解; 具体约束条件包含:首尾两端及内部节点处的函数值已知,生成6n个方程;相邻区间节点处的一阶导数相等,生成3n-1个方程;相邻区间节点处的二阶导数相等,生成3n-1个方程;整个路径首尾端点处的二阶导数为零,生成6个方程;公式表达为: 分别对路径节点的位置坐标Vip和姿态坐标Viθ进行插补,即可得到平滑的运动轨迹。
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