定位装置以及手术定位系统的制作方法

1.本公开涉及定位检测技术领域，尤其涉及定位装置以及手术定位系统。


背景技术：

2.随着技术的发展，由计算机控制机器人系统执行作业变的越来越普及。在一些作业中，需要基于作业类型预先确定适于作业的作业姿态，然后控制定位臂摆位至与该作业姿态对应的摆位位姿以实施作业。
3.现有技术中，通常需要采用复杂定位系统测定作业姿态或通过人工预先设定大致的作业姿态。如果不能基于作业类型简单且准确地确定作业姿态，则会影响机器人系统的作业效率和作业效果。


技术实现要素：

4.对于以上问题，本公开提供定位装置以及手术定位系统，能够解决现有的诸多问题。
5.在一些实施例中，本公开提供一种定位装置，包括：定位组件，包括定位主体和设置在所述定位主体上的定位单元，所述定位单元用于指示定位主体的位姿；以及内窥镜组件，包括：套管，与定位组件的定位主体连接；内窥镜主体，设置在套管的远端；以及至少一个成像单元，设置在所述内窥镜主体内，用于拍摄图像。
6.在一些实施例中，套管包括：直线段；以及弯曲段，位于直线段的近端并且与定位组件的定位主体连接。
7.在一些实施例中，弯曲段包括柔性部分，被配置成使定位主体的轴线与直线段的轴线呈预定的角度。
8.在一些实施例中，套管还包括：至少一个环状气囊，沿轴向排布于直线段的外表面；以及至少一个气道，位于套管的管壁上或管壁内以连通至少一个环状气囊。
9.在一些实施例中，定位装置还包括气泵，气泵位于定位主体内部，用于经至少一个气道对至少一个环状气囊进行充放气。
10.在一些实施例中，内窥镜组件还包括：至少一个照明单元，至少一个照明单元的输出端位于内窥镜主体的远端。
11.在一些实施例中，照明单元包括光源和与光源耦合的至少一束光纤，光源位于定位主体的顶部，至少一束光纤从光源、穿过套管延伸到内窥镜主体的远端面。
12.在一些实施例中，定位主体的顶部向上方开放，且形成有栅格。
13.在一些实施例中，定位单元包括至少一个定位标签、用于显示至少一个定位标签的显示单元或用于发送位姿信息的定位器。
14.在一些实施例中，定位组件还包括连接机构，用于将定位组件的定位主体与鞘管组件可拆卸地连接。
15.在一些实施例中，连接机构包括：第一锁定件，形成有第一锁定槽；以及第二锁定
件，能够与第一锁定件配合，且形成有与第一锁定槽相对的第二锁定槽。
16.在一些实施例中，定位主体包括握持部，用于调整定位主体的位姿以带动鞘管组件。
17.在一些实施例中，处理单元，位于定位主体的内部，用于将成像单元拍摄的图像转换为图像信号；以及显示单元，用于显示处理单元输出的图像信号和/或至少一个定位标签。
18.在一些实施例中，显示单元包括柔性屏，环绕设置于定位主体的外表面。
19.本公开还提供一种手术定位系统，包括：本公开一些实施例中任一项的定位装置；以及鞘管组件，包括主体以及至少一个鞘管，至少一个鞘管中的至少一个允许定位装置的内窥镜组件的套管通过，鞘管组件还包括设置在主体或至少一个鞘管上的至少一个连接结构，用于可拆卸地安装定位装置。
20.本公开提供的定位装置结构简单、易于拆装，可以独立地观测及调整被定位物体的位姿，可广泛用于各种定位检测和位姿调整作业。
附图说明
21.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅示出本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的实施例。
22.图1示出根据本公开一些实施例的定位装置的立体图；
23.图2示出根据本公开一些实施例的定位装置的内部结构的示意图；
24.图3(a)、图3(b)示出根据本公开一些实施例的套管的结构示意图，其中图3(a)是套管的a-a向剖视图，图3(b)是套管的b-b向剖视图；
25.图4示出根据本公开一些实施例的内窥镜主体的结构示意图；
26.图5示出本公开根据一些实施例的定位标签的示意图；
27.图6示出根据本公开一些实施例的aruco标识的示意图；
28.图7示出根据本公开一些实施例的连接机构的结构示意图；
29.图8示出根据本公开一些实施例的手术定位系统的示意图；
30.图9示出根据本公开一些实施例的鞘管组件的结构示意图；
31.图10示出根据本公开一些实施例的鞘管组件的连接结构的结构示意图；
32.图11示出根据本公开一些实施例的调整鞘管组件的位姿的示意图；
33.附图标记：
34.1000、定位装置；100、内窥镜组件；110、套管；111、直线段；1111、管壁；1112、环状槽；1112a、1112b、环状槽侧壁；1112c、环状槽底；112、弯曲段；113、通道；114、环状气囊；115、气道；116、气管；119、气泵；120、内窥镜主体；121、成像单元；130、照明单元；131、光源；132、光纤；200、定位组件；210、定位主体；211、栅格；212、握持部；2110、定位单元；2120、处理单元；2130、显示单元；2140、开关单元；2150、电池；220、连接机构；221、第一锁定件；221a、第一锁定槽；221b、安装槽；222、第二锁定件；222a、第二锁定槽；223、连杆；224、致动件；700、鞘管组件；710、主体；720、连接结构；721、第一锁定凸起；722、第二锁定凸起；723；
锁定主体；730、740、750、760、鞘管；731、741、751、761、连接结构；1180、患者；1181、切口；1182、病灶；a、手术区域；2000、手术定位系统。
具体实施方式
35.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型示例性实施例，而不是全部的实施例。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型中，定义靠近操作者(例如医生)的一端为近端、近部或后端、后部，靠近患者的一端为远端、远部或前端、前部。
39.图1示出根据本公开一些实施例的定位装置1000的立体图，图2示出根据本公开一些实施例的定位装置1000的内部结构的示意图。如图1和图2所示，定位装置1000包括内窥镜组件100和定位组件200。在一些实施例中，内窥镜组件100可以包括套管110、内窥镜主体120和至少一个成像单元(例如图4所示成像单元121)。内窥镜主体120设置在套管110的远端，至少一个成像单元设置在内窥镜主体120内，用于拍摄图像。定位组件200包括定位主体210，定位主体210可以与内窥镜组件100的套管110的近端连接。在一些实施例中，定位组件200可以包括设置在定位主体210上的定位单元2110，用于指示定位主体210的位姿。在一些实施例中，定位主体210可以内部中空，以容纳定位装置1000的部分元件，具体内容后述。
40.本公开中，定位装置1000可以安装在被定位物体上，用以基于被定位物体的朝向调整并指示被定位物体的位姿(例如位置、朝向)。在一些实施例中，内窥镜组件100可以用于插入或插通被定位物体上形成的孔道以观测该被定位物体的朝向，定位组件200可以可拆卸地固定在被定位物体上，以与被定位物体之间形成预定的位姿关系。在一些实施例中，可以基于内窥镜组件100观测到的被定位物体的朝向，通过调整定位主体210的位姿来将被定位物体调整至期望的位姿(例如位置、朝向)，并由定位主体210上设置的定位单元2110直接或间接指示被定位物体的位姿。本领域技术人员应理解，定位装置1000可以应用于多个领域(例如，工程、工业制造、医疗等)，被定位物体可以是工程管道、夹具或医疗器械等。作为一个示例，定位装置1000可以应用于例如手术机器人等机器人系统，例如用于调整并指示腔镜手术机器人系统中作为被定位物体的鞘管组件的位姿，具体内容后述。
41.在一些实施例中，如图2所示，套管110可以包括直线段111和弯曲段112。直线段111可以是刚性段，用于插入被定位物体上形成的孔道(例如图8或图9所示鞘管组件700的
鞘管730)。在直线段111的远端同轴设置有内窥镜组件100的内窥镜主体120。弯曲段112用于连接直线段111与定位主体210，例如可以形成为图2所示的大致c字状。在一些实施例中，弯曲段112可以配置成使直线段111的轴线与定位主体210的轴线呈预定的角度，例如使直线段111的轴线与定位主体210的轴线大致互相垂直。在一些实施例中，弯曲段112可以包括柔性部分(图中未示出)，以允许调整直线段111的轴线与定位主体210的轴线之间的角度。柔性部分例如可以位于弯曲段112的弯转部位。在一些实施例中，套管110还包括形成于直线段111和弯曲段112内部的通道113，用以通过光纤、信号线等。在一些实施例中，如图1和图2所示，套管110还可以包括气囊结构(例如环状气囊114)，用于在套管110插入被定位物体上形成的孔道中时确保直线段111的轴线与孔道的轴线同轴。
42.图3(a)、图3(b)示出根据本公开一些实施例的套管110的结构示意图，其中图3(a)是套管110的a-a向剖视图，图3(b)是套管110的b-b向剖视图。如图3(a)和图3(b)所示，套管110还可以包括至少一个环状气囊114和至少一个气道115。
43.在一些实施例中，如图1和图2所示，至少一个环状气囊114可以沿轴向排布于直线段111的外表面。例如，如图3(a)和图3(b)所示，直线段111可以包括沿轴向排布于外表面的至少一个环状槽1112，至少一个环状气囊114可以设置在至少一个环状槽1112上。在一些实施例中，至少一个环状槽1112可以沿直线段111的管壁1111的周向形成，包括彼此相对的一对环状槽侧壁1112a、1112b和比直线段111的外周面小的环状槽底1112c。至少一个环状气囊114可以设置在至少一个环状槽1112的顶部，与一对环状槽侧壁1112a、1112b以及环状槽底1112c共同包围形成用于充放气的气腔。
44.在一些实施例中，如图3(a)和图3(b)所示，至少一个气道115可以位于套管110的管壁以连通至少一个环状气囊114。在一些实施例中，至少一个气道115可以沿套管110的管壁的周向等间距地分布，例如图3(b)所示的四个气道115。在一些实施例中，气道115可以沿弯曲段112的管壁向直线段111的管壁1111连续形成，并且在直线段111的管壁1111中形成为多段以连通多个环状气囊114。例如，如图3(a)和图3(b)所示，在直线段111上，至少一个气道115可以沿管壁1111延伸，直至在环状槽1112的环状槽侧壁1112a上开口，并且可以从与环状槽侧壁1112a相对的环状槽侧壁1112b向下一环形槽1112延伸，以连通由环状气囊114和环形槽1112构成的气腔。
45.应当理解，至少一个环状气囊和至少一个气道包括但不限于上述结构，也可以构成为其他结构。例如，也可以是在套管110的直线段111上设置一个沿轴线延伸的长管状的环状气囊。在一些实施例中，至少一个气道也可以是位于套管110的管壁内侧上，而非形成于管壁内部。例如，套管110的直线段111也可以形成为变径管结构，在直线段111上形成有用于设置环状气囊114的至少一个小径结构。至少一个气道可以由可形变的软管构成，沿套管110的管壁延伸直至在变径部的侧壁上开口，以连通至少一个环状气囊。
46.在一些实施例中，如图2所示，定位装置1000还可以包括气泵119，用于经至少一个气道115对至少一个环状气囊114进行充放气。例如，气泵119可以通过气管116连接至少一个气道115。气管116例如可以形成为连接多个气道的分岔管，以允许气泵119同时向多个气道115充放气。在一些实施例中，气泵119位于定位主体210的顶部，具体内容后述。
47.本公开中，在内窥镜组件100插入被定位物体规定的深度(例如，如图8所示内窥镜主体120从鞘管组件700的主体710的远端探出)后，可以通过气泵119对至少一个环状气囊
114进行充气，至少一个环状气囊114在充气状态下会膨胀至紧贴通道113的内壁，从而能确保直线段111以及设置在直线段111的远端的内窥镜主体两者与被定位物体上形成的孔道保持同轴。在一些实施例中，套管110还可以包括压力传感器(图中未示出)，以检测至少一个环状气囊114内部的气压。压力传感器例如可以设置在至少一个环状槽1112的环状槽底1112c上。
48.图4示出根据本公开一些实施例的内窥镜主体120的结构示意图。如图4所示，内窥镜主体120可以包括至少一个成像单元121。至少一个成像单元121例如可以是ccd相机，包括一组图像传感器和图像透镜，图像透镜可以设置在图像传感器的远端，且与至少对应的图像传感器对准，从而便于图像传感器通过图像透镜拍摄场景中的目标区域。在一些实施例中，图像透镜可以包括多个凸透镜和凹透镜，多个凸透镜和凹透镜通过分布设置从而形成光学成像系统。例如，图像透镜的远端面可以是曲面凸透镜，例如球面透镜、椭球面透镜、锥体透镜、圆台透镜等等。图像透镜可以包括至少一个凸面，便于增加所能摄取的视野范围。
49.在一些实施例中，在内窥镜主体120内部可以形成有用于设置至少一个成像单元121的至少一个镜头通道。至少一个镜头通道可以与套管110的通道113连通，以通过与至少一个成像单元121连接的至少一根信号线(图中未示出)，信号线用于将至少一个成像单元121拍摄的图像发送至处理单元(例如图2所示处理单元2120)。在一些实施例中，成像单元121的数量可以是两个，位于内窥镜主体120的上下两侧，通过带有视差地拍摄同一片区域来生成该区域的三维图像。
50.在一些实施例中，如图2和图4所示，内窥镜组件200还可以包括至少一个照明单元130，至少一个照明单元130的输出端可以位于内窥镜主体120的远端。至少一个照明单元130用于提供照明，以便于内窥镜主体120上的至少一个成像单元121拍摄图像。在一些实施例中，如图4所示，照明单元130的数量可以是两个，其输出端分别位于内窥镜主体120的左右两侧，但不限于此。照明单元130的数量和排布设置方式可根据实际需求改变。
51.在一些实施例中，如图2所示，照明单元130可以包括光源131和与光源131耦合的至少一束光纤132。在一些实施例中，至少一个照明单元130可以分别包括一个光源131和与光源131对应的一束光纤132，但不限于此。例如，也可以是多个照明单元130共用一个光源131。在一些实施例中，光源131可以位于定位主体210的顶部，至少一束光纤132可以从光源131穿过套管110延伸到内窥镜主体120的远端面，作为照明单元130的输出端，如图2和图4所示。在一些实施例中，在内窥镜主体120内部可以形成至少一个照明通道，至少一个照明通道可以与套管110的通道113连通，以通过至少一束光纤132。在一些实施例中，光源131例如可以是led光源。
52.在一些实施例中，如图1和图2所示，定位组件200的定位主体210可以形成为内部中空的大致筒状。在一些实施例中，定位主体210的顶部向上方开放，且形成有栅格211。在定位主体210中，气泵119和光源131可以设置于栅格211的下方，以通过栅格211实现换气和散热。此外，栅格211也有助于改善定位主体210的壳体强度。
53.在一些实施例中，定位主体210可以包括定位单元2110，以指示定位主体210的位姿。在一些实施例中，可以基于定位主体210的位姿，确定用于安装定位主体210的被定位物体的位姿。
54.在一些实施例中，可以基于外部图像采集设备拍摄到的定位单元2110的定位图像，进行图像处理以确定定位主体210的位姿。例如，定位单元2110可以包括设置在定位主体210的外表面的至少一个定位标签(定位标签例如可以是图5所示标签500或图6所示aruco标识600)。可以基于在外部图像采集设备采集到的定位图像中识别定位标签，确定定位主体210的位姿。
55.图5示出本公开根据一些实施例的定位标签500的示意图。如图5所示，在一些实施例中，定位标签500可以包括多个位姿标识(本公开中以“〇”符号表示位姿标识图案角点)和多个角度标识(本公开中以
“△”
符号表示角度标识图案角点)并排设置。多个位姿标识图案511可以相同或类似，并且多个位姿标识图案角点位于多个位姿标识图案511中。多个角度标识图案521-526可以不同，并且多个角度标识图案角点位于多个角度标识图案521-526中。
56.每个角度标识与位姿标识之一可以具有位置关联关系。例如，如图5所示，在箭头所示的方向上，部分位姿标识(例如位姿标识图案511)和对应的角度标识(例如，角度标识图案521)沿箭头方向排列并且具有间隔距离d1。在沿周向设置状态下，标签500变为空间构造为圆筒形的标签，每个角度标识与位姿标识之一的位置关联关系可以包括角度标识与位姿标识在轴向(例如图1或图2中沿定位主体210的轴向)的对应关系。基于在轴向的对应关系，在已知一个或多个位姿标识的位置的情况下，沿轴向偏移一定的距离(如距离d1)可以确定角度标识可能存在的区域。在一些实施例中，角度标识与位姿标识在轴向的对应关系可以通过角度标识图案角点与位姿标识图案角点在轴向的对应关系表示。
57.本领域技术人员应当理解，定位标签500包括但不限于上述结构，定位标签也可以构成为其他结构。例如，定位标签可以构成为在同一图案分布带上分布有多个位姿标识图案和复合标识图案，或者定位标签也可以够成为在同一图案分布带上分布多个不同的位姿标识图案。
58.在一些实施例中，定位标签也可以是aruco标识。图6示出根据本公开一些实施例的aruco标识600的示意图。如图6所示，aruco标识600是带有黑色边框的方形标识，可以包括黑色边框和在黑色边框内分布的二进制矩阵(例如qr码)，二进制矩阵用以识别标识的唯一id。aruco标识600在黑色边框的四角分布有四个角点在一些实施例中，定位单元2110可以包括至少一组aruco标识，用于由外部图像采集设备拍摄定位图像。基于外部图像采集设备拍摄到的包括aruco标识600的定位图像，可以确定aruco标识600所在定位主体210的位姿。
59.在一些实施例中，定位单元2110可以包括设置在定位主体210的外表面的显示单元(例如图2所示显示单元2130)。例如，显示单元2130可以基于处理单元2120的输出，显示至少一个定位标签(定位标签例如可以是图5所示标签500或图6所示aruco标识600)，具体内容后述。可以基于在外部图像采集设备采集到的定位图像中识别定位标签，确定定位主体210的位姿。
60.在一些实施例中，也可以基于定位单元2110的定位信号确定定位主体210的位姿。例如，定位单元2110可以包括设置在定位主体210上的定位器，定位器可以发送出用于定位的位姿信息。在一些实施例中，定位器例如可以包括声波发生装置、磁场发生装置以及光学定位器中的一种。在一些实施例中，定位信息可以包括：声波定位信息、电磁定位信息以及
光学定位信息中的至少一种。
61.在一些实施例中，定位装置1000可以包括处理单元2120和显示单元2130。处理单元2120可以位于定位主体2120的内部。处理单元2120可以位于定位主体2120的外部，配置为与处理单元2120通信连接，用于显示处理单元输出的图像信号和/或至少一个位姿标识，具体内容后述。在一些实施例中，显示单元2130可以包括柔性屏，环绕设置于定位主体2120的外表面，但不限于此。
62.在一些实施例中，处理单元2120可以包括图像处理模块、标签生成模块、图像输出模块、以及元件控制模块。其中，图像处理模块可以用于从至少一个成像单元(图4所示成像单元121)接收图像，将成像单元拍摄的图像转换为图像信号。标签生成模块可以用于生成至少一个定位标签(定位标签例如可以是图5所示标签500或图6所示aruco标识600)。图像输出模块可以根据指令向显示单元2130切换输出图像处理模块生成的图像信号或标签生成模块生成的至少一个位姿标识。在一些实施例中，处理单元2120还可以配置为通过元件控制模块与设置在定位主体210内部的其他元件(例如气泵119和光源131)通信连接，以基于输入的操作指令控制其他元件工作。
63.在一些实施例中，定位主体210还可以包括至少一个操作开关(未图示)、开关单元2140和电池2150。开关单元2140和电池2150可以位于定位主体210内部。至少一个操作开关可以设置于定位主体210的外表面，用于向开关单元2140输入操作指令。在一些实施例中，至少一个操作开关可以配置为通过开关单元2140向处理单元2120输出操作信号，以控制气泵119、光源131和显示单元2130的工作以及切换向显示单元2130输出的图像等。电池2150可以配置为通过开关单元2140向定位主体210内部的处理单元2120、显示单元2130、气泵119以及光源131等供电。在一些实施例中，电池2150例如可以是可重复充电的锂电池等。
64.在一些实施例中，如图1和图2所示，定位组件200还可以包括连接机构220，用于将定位组件200的定位主体210与被定位物体(例如图8或图9所示鞘管组件700)可拆卸地连接。在一些实施例中，连接机构220可以位于定位主体210的底部。
65.图7示出根据本公开一些实施例的连接机构220的结构示意图。如图7所示，连接机构220可以包括第一锁定件221和能与第一锁定件211配合的第二锁定件222。第一锁定件221和第二锁定件222可以在中部可转动地连接，例如铰接。在一些实施例中，连接机构220还可以包括连杆223和致动件224，以驱动第一锁定件221和第二锁定件222。例如，连杆223可以配置为一端与第一锁定件221的近端可转动地连接，另一端和第二锁定件222的近端分别与致动件224可转动地连接。通过开合致动件224，可以使第一锁定件221在连杆223的带动下与第二锁定件222联动地开合，实现连接机构220与被定位物体上的连接结构(例如图9所示鞘管组件700上的连接结构720)的连接与释放。在一些实施例中，如图7所示，第一锁定件221上形成有第一锁定槽221a，第二锁定件222上形成有与第一锁定槽221a相对的第二锁定槽222a。在一些实施例中，被定位物体上的连接结构包括与第一锁定槽221a和第二锁定槽222a分别配合的一对锁定凸起(例如图10所示连接结构720上的第一锁定凸起721和第二锁定凸起722)，具体内容后述。在一些实施例中，第一锁定件221还可以包括安装槽221b，以用于将连接机构220安装在定位主体210上。
66.应当理解，本公开的连接机构包括但不限于上述实施例中的结构，只要能够实现定位主体与被定位物体的可拆卸连接的连接机构均不脱离本公开的范围。例如，连接机构
可以包括但不限于卡合机构、粘合机构、插拔机构、吸合机构等。在一些实施例中，定位组件也可以不包括连接机构，而是由设置在被定位物体上的夹持机构等对定位主体进行夹持，以实现定位组件与被定位物体的可拆卸连接。
67.在一些实施例中，如图2所示，定位组件200的定位主体210还可以包括握持部212，用于调整定位主体210的位姿以带动被定位物体(例如图8或图9所示鞘管组件700)。例如，握持部212可以位于定位主体210的下部，形成为易于抓握的形状。
68.本公开还提供一种手术定位系统，图8示出根据本公开一些实施例的手术定位系统2000的示意图。如图8所示，手术定位系统2000可以包括定位装置1000和鞘管组件700。在一些实施例中，定位装置1000包括具有至少一个成像单元的内窥镜组件100和包括定位主体210的定位组件200，鞘管组件700包括主体710和至少一个鞘管730。至少一个鞘管中的至少一个允许定位装置1000的内窥镜组件100的套管110通过。内窥镜组件100可以同轴地插通一个鞘管730，以观测鞘管组件700的位姿(例如朝向)。鞘管组件700还包括设置在主体710或至少一个鞘管730上的至少一个连接结构，用于可拆卸地安装定位主体210，以与定位主体210形成预定的位姿关系。定位装置1000可以在定位主体210安装在鞘管组件700的状态下，基于内窥镜组件100的视场调整鞘管组件700的位姿。在一些实施例中，定位主体210还包括定位单元2110，用于提示定位主体210的位姿。基于定位主体210与鞘管组件700之间的位姿关系以及定位主体210的位姿，可以确定鞘管组件700的位姿。
69.图9示出根据本公开一些实施例的鞘管组件700的结构示意图。如图9所示，鞘管组件700可以包括主体710和插入主体710的多个鞘管，例如鞘管组件700可以包括四个鞘管730、740、750、760。在一些实施例中，鞘管组件700在主体710上可以设置有连接结构720，和/或鞘管组件700可以包括设置在多个鞘管上的多个连接结构。例如，如图9所示，鞘管730、740、750、760分别可以在远端设置有连接结构731、741、751、761。连接结构可以包括但不限于卡合结构、粘合结构、插拔结构、吸合结构等。
70.在一些实施例中，鞘管730可以是刚性鞘管，鞘管740、750、760可以是柔性鞘管。其中，鞘管730可以用于允许定位装置1000的内窥镜组件100的套管110通过。在一些实施例中，鞘管组件700在主体710上的连接结构720和/或鞘管730上的连接结构731可以用于可拆卸地安装定位装置1000。
71.图10示出根据本公开一些实施例的鞘管组件700的连接结构720的结构示意图。在一些实施例中，如图10所示，连接结构720包括连接主体723、以及从连接主体723两侧伸出的第一锁定凸起721和第二锁定凸起722。其中，连接主体723从主体710的上表面向上竖起，用于被连接机构220的第一锁定件221和第二锁定件222抱合，以限制定位主体210在水平方向上的位移。第一锁定凸起721用于与第一锁定件221上形成的第一锁定槽221a配合，第二锁定件222用于与第二锁定件222上形成的第二锁定槽222a配合，以限制定位主体210在竖直方向上的位移。从而，通过连接机构220与连接结构720之间的锁定或释放，可以实现定位主体210与鞘管组件700的连接与释放。
72.应当理解，用于安装定位装置1000的连接结构不限于连接结构720和/或连接结构731。在一些实施例中，也可以是鞘管组件700在主体710上形成有在周向上与连接结构720位置不同(例如侧方)的其他连接结构(图中未示出)，用以安装定位装置1000。
73.在一些实施例中，手术定位系统2000可以用于在机器人系统中指示用于定位臂的
摆位的摆位参考位姿，使定位臂在与摆位参考位姿对应的摆位位姿下与鞘管组件700连接。在一些实施例中，可以根据作业类型(例如手术术式)等预先设定鞘管组件700大致的姿态(例如鞘管730的入腹角度)，再将鞘管组件700以大致的姿态插入工作区域内。
74.在一些实施例中，可以基于作业对象调整鞘管组件700的姿态，作业对象例如工件、手术病灶等。在一些实施例中，可以基于工作区域(例如手术区域)的图像，确定作业对象。图11示出根据本公开一些实施例的调整鞘管组件700的位姿的示意图。如图11所示，鞘管组件700经由切口1181插入患者1180体内。在鞘管组件700的鞘管730中可以插设有定位装置1000的内窥镜组件100，定位装置1000的定位组件200可以安装在鞘管组件700上。内窥镜组件100的内窥镜主体120经由鞘管组件700的鞘管730插入患者1180体内的手术区域a，以拍摄手术区域a的图像，并将该图像呈现在定位装置1000的显示单元(例如图2所示显示单元2130)上。内窥镜主体120的光轴l1可以与鞘管730的朝向保持一致。在一些实施例中，可以基于手术区域a的图像确定手术对象，手术对象例如可以是病灶1182或以病灶1182为中心的区域。或者，操作人员(例如医生)可以在手术区域a的图像中指定病灶1182。
75.在一些实施例中，可以基于手术区域a的图像调整定位装置1000的定位主体210的姿态，以将鞘管组件700调整至期望的入腹姿态，指示用于定位臂的摆位的摆位参考位姿。例如，使鞘管组件700的鞘管730的轴线对准作业对象。入腹姿态可以包括入腹角度θc，入腹角度θc例如可以是入腹姿态与水平面的夹角。例如，可以基于手术区域a的图像以及内窥镜主体120的光轴l1的朝向，通过调整定位主体210的姿态来调整鞘管组件700的姿态，使内窥镜主体120的光轴l1偏转δθ角度至切口1181的中心与病灶1182的连线l0方向，从而使鞘管组件700以入腹角度θc对准病灶1182。在一些实施例中，可以将手术区域a的中心作为内窥镜主体120的光轴l1的朝向，调整鞘管组件700的姿态直至病灶1182位于图像的中心，由此确保内窥镜主体120的光轴l1与连线l0重合。
76.在一些实施例中，手术定位系统2000可以在用于定位臂的摆位的摆位参考位姿的指示下，允许手术机器人系统中的定位臂进行摆位，甚至可以与鞘管组件700连接。例如，定位装置1000可以在安装在主体710(例如，连接结构720或者在周向上与连接结构720位置不同的其他连接结构)上，基于内窥镜组件100拍摄到的手术区域a的图像，通过握持握持部212来调整定位主体210的姿态，由此将鞘管组件700调整至期望的入腹姿态，定位主体210上的定位单元2110可以指示定位臂的摆位。并且，可以通过握持握持部212来保持鞘管组件700的入腹姿态，以允许机器人系统中搭载定位臂的移动站移动至与定位主体210上的定位单元2110所指示的位姿对应的目标位姿，控制定位臂在摆位位姿下与鞘管组件700上的连接结构(例如图9或图10所示连接结构720)连接。
77.本公开的定位装置结构简单、易于拆装，可以独立地观测及调整被定位物体的位姿，因此可广泛用于各种定位检测和位姿调整作业。
78.注意，上述仅为本公开的示例性实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本公开不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本公开的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本公开进行了较为详细的说明，但是本公开不仅仅限于以上实施例，在不脱离本公开构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本公开的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种定位装置，其特征在于，包括：定位组件，包括定位主体和设置在所述定位主体上的定位单元，所述定位单元用于指示所述定位主体的位姿；以及内窥镜组件，包括：套管，与所述定位组件的定位主体连接；内窥镜主体，设置在所述套管的远端；以及至少一个成像单元，设置在所述内窥镜主体内，用于拍摄图像。2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述套管包括：直线段；以及弯曲段，位于所述直线段的近端并且与所述定位组件的定位主体连接。3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述弯曲段包括柔性部分，被配置成使所述定位主体的轴线与所述直线段的轴线呈预定的角度。4.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述套管还包括：至少一个环状气囊，沿轴向排布于所述直线段的外表面；以及至少一个气道，位于所述套管的管壁上或管壁内以连通所述至少一个环状气囊。5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，还包括：气泵，所述气泵位于所述定位主体内部，用于经所述至少一个气道对所述至少一个环状气囊进行充放气。6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述内窥镜组件还包括：至少一个照明单元，所述至少一个照明单元的输出端位于所述内窥镜主体的远端。7.根据权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述照明单元包括光源和与所述光源耦合的至少一束光纤，所述光源位于所述定位主体的顶部，所述至少一束光纤从所述光源、穿过所述套管延伸到所述内窥镜主体的远端面。8.根据权利要求1-7中任一项所述的定位装置，其特征在于，所述定位主体的顶部向上方开放，且形成有栅格。9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位单元包括至少一个定位标签、用于显示至少一个定位标签的显示单元或用于发送位姿信息的定位器。10.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位组件还包括连接机构，用于将所述定位组件的定位主体与鞘管组件可拆卸地连接。11.根据权利要求10所述的定位装置，其特征在于，所述连接机构包括：第一锁定件，形成有第一锁定槽；以及第二锁定件，能够与所述第一锁定件配合，且形成有与所述第一锁定槽相对的第二锁
定槽。12.根据权利要求10所述的定位装置，其特征在于，所述定位主体包括握持部，用于调整所述定位主体的位姿以带动所述鞘管组件。13.根据权利要求1-7、9-12中任一项所述的定位装置，其特征在于，还包括：处理单元，位于所述定位主体的内部，用于将所述成像单元拍摄的图像转换为图像信号；以及显示单元，用于显示所述处理单元输出的图像信号和/或至少一个定位标签。14.根据权利要求13所述的定位装置，其特征在于，所述显示单元包括柔性屏，环绕设置于所述定位主体的外表面。15.一种手术定位系统，其特征在于，包括：根据权利要求1-14中任一项所述的定位装置；以及鞘管组件，包括主体以及至少一个鞘管，所述至少一个鞘管中的至少一个允许所述定位装置的内窥镜组件的套管通过，所述鞘管组件还包括设置在所述主体或所述至少一个鞘管上的至少一个连接结构，用于可拆卸地安装所述定位装置。

技术总结
本公开涉及定位检测技术领域，公开一种定位装置以及手术定位系统，该定位装置包括：定位组件，包括定位主体和设置在定位主体上的定位单元，定位单元用于指示定位主体的位姿；以及内窥镜组件，包括：套管，与定位组件的定位主体连接；内窥镜主体，设置在套管的远端；以及至少一个成像单元，设置在内窥镜主体内，用于拍摄图像。还公开一种手术定位系统，包括：前述的定位装置；以及鞘管组件，包括主体以及至少一个鞘管，至少一个鞘管中的至少一个允许定位装置的内窥镜组件的套管通过，鞘管组件还包括设置在主体或至少一个鞘管上的至少一个连接结构，用于可拆卸地安装定位装置。用于可拆卸地安装定位装置。用于可拆卸地安装定位装置。


技术研发人员：徐凯 陈煜阳 张钰林 赵江然 姬利永 张宇
受保护的技术使用者：北京术锐机器人股份有限公司
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/9/7