CN110575253A - 基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法 - Google Patents

基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法，包括CT扫描仪、机器人、机器人控制器以及定位板；定位板的长轴中心线开设凹槽，并置入钢丝，在顶端上设置有钢丝作为标记物；定位板放置于CT扫描仪机床正确位置；用于辅助CT扫描仪获取扫描对象空间坐标；同时建立的定位板和扫描影像坐标系；机器人末端执行器连接穿刺针，通过定位板坐标系与机器人基坐标系转换，可获取末端执行器中穿刺针的穿刺轨迹；随之机器人可根据轨迹坐标指令进行移动穿刺；本发明可协助医护人员进行穿刺，有助于极大地减少穿刺手术对医护人员经验的依赖，且可精确且简单地获取目标空间坐标，快速形成穿刺轨迹，无需反复调节穿刺角度和穿刺深度。

Description

基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种基于定位板的机器人辅助穿刺***及穿刺轨迹获取方法。
背景技术
随着放射学和介入技术的不断发展，CT引导介入穿刺已被广泛应用于临床。计算机断层扫描(CT)具有较高的空间分辨率和密度分辨率，可以快速，清晰地显示身体各部位病变的解剖位置和结构。然而，采用传统的CT引导穿刺方法，需进行反复的CT扫描验证，以确保穿刺的准确性，由此便增加患者的辐射剂量和并发症。
近年来，机器人穿刺技术已逐渐应用于临床，该技术的核心是为提高穿刺的准确性，且不增加对病人的损伤。故该技术涉及病变的定位精度，穿刺路径设计的合理性以及机机器人运动的准确性。目前，市面上常见的穿刺机器人有iSYS Medizintechnik、MAXIO和Zerobot，但这些机器人都不具备坐标定位的功能，无法将靶区目标点转换为实际的空间坐标。在实际操作中，仍存在定位不准确、操作繁琐等缺点；故研究一种简单可行的穿刺***用于辅助临床上的穿刺显得尤为重要。
发明内容
为了解决了现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于定位板的机器人辅助穿刺***，解决临床上对病灶位置定位不准确、穿刺过度依赖经验的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种基于定位板的机器人辅助穿刺***，包括CT扫描仪、机器人、机器人控制器以及定位板；CT扫描仪用于获取穿刺过程中目标区域的扫描图像；机器人控制器与机器人通过I/O接口连接，机器人控制器用于控制机器人的输出端沿着预设路径移动至目标区域；
定位板设置在CT扫描仪上，CT扫描仪能扫描得到垂直于定位板的影像；所述扫描面垂直于定位板的长度方向，沿定位板的中心线开设凹槽，所述凹槽中设置有钢丝，定位板上设置有标记物；定位板设置在CT扫描仪机床上；定位板用于辅助CT扫描仪的扫描面用于建立定位板和扫描影像坐标系；
机器人机械臂的自由端设置机器人末端执行器，机器人末端执行器连接穿刺针，机器人末端执行器带动穿刺针向目标区域执行穿刺动作。
所述凹槽的深度为2mm，钢丝的长度为75～85cm，直径为2mm。
定位板的材质为有机玻璃。
机器人设置在CT扫描仪的一侧，机器人底部设置有滑轨，机器人采用KR 5sixxR65、Viper 650或Vision robot VR6。
机器人的自由端设置有机器人末端执行器，末端执行器包括法兰盘和连接杆，法兰盘与机器人机械臂自由端连接，法兰盘中心开设有连接螺纹孔，连接杆与法兰盘螺纹连接，连接杆的端部开设穿刺针孔，穿刺针孔垂直穿过连接杆的中心轴线，穿刺针孔处设置紧固螺钉，穿刺针装入穿刺针孔用紧固螺钉压紧。
标记物采用金属材质；标记物设置在定位板的边缘靠近机器人的一角，标记物的设置深度与钢丝在定位板上的深度相同。
机器人控制器采用电脑。
基于本发明所述机器人辅助穿刺***的穿刺轨迹建立方法，包括以下步骤：
步骤1，将定位板安装在CT扫描仪上；
步骤2，将CT扫描仪发射的示踪信号与定位板上的标记物重合；定位板的长边与CT扫描仪的纵轴平行，并标记物视为定位板的原点；
步骤3，建立以步骤2所述标记物为原点的穿刺针运动轨迹的坐标系，获取目标穿刺针运动轨迹的空间坐标，根据标记物的所在切面和穿刺目标点切面，分别得出标记物与穿刺目标点在Y轴方向的距离y，穿刺针目标点包括穿刺针起点和终点；
根据CT扫描仪的扫描影像确定穿刺针的起点和终点；
步骤4，转换定位板与扫描影像坐标系与机器人基坐标系，根据机器人基坐标系与定位板坐标系之间的转换关系，得到穿刺针与A点与B点重合的轨迹。
步骤3中，标记物所在切面中，标记物至金属丝的距离x1，目标点切面中，标记物与目标点之间的距离x2，得出标记物与目标点X轴方向的距离为x＝x1-x2；同理，得到A点和B点与标记物的Z轴距离，进而得出目标点在定位板和扫描影像坐标系中的坐标为(x,y,z)；进一步得到A点与B点相对于标记物的空间坐标：(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)。
步骤4具体如下：
S1，对机器人建立笛卡尔坐标系，获取机器人杆件的几何参数、关节变量以及D-H参数；
S2，根据S1中建立的关于机器人的笛卡尔坐标系，以基座标系和机器人的第一关节坐标系：基座标系和机器人的第一关节坐标系之间的关系可以通过如下变换：先绕Z0轴转动θ1角度，其次沿Z0轴平移d1单位距离，然后沿着X0轴平移l1单位距离，最后绕X0轴转动α1角度，得到基座标系和机器人的第一关节坐标系的坐标变换关系：
式中，sθ1＝sinθ1，sa1＝sinα1，cθ1＝cosθ1，cα1＝cosα1；同理可以得到第一关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系1A2、第二关节坐标系与第三关节坐标系之间的坐标变换关系2A3、第三关节坐标系与第四关节坐标系之间的坐标变换关系3A4、第四关节坐标系与第五关节坐标系之间的坐标变换关系4A5以及第五关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系5A6；机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系为：
0T6＝0A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5A6；
S3，定位板和扫描影像坐标系之间的转换关系具体为：定位板绕Z轴旋转θ角，再分别沿X,Y,Z轴平移dx，dy和dz与机器人基坐标系重合，根据坐标变换可以得到基坐标系与定位板坐标系之间的关系如下：
S4，结合S3所得定位板与扫描影像坐标系之间的转换关系以及S2所得机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系，得到机器人末端执行器7与位板和扫描影像坐标系之间的转换关系：T＝0T6*T'。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：通过基于定位板的机器人辅助穿刺***，可将穿刺目标固定于定位板上，定位板上设置钢丝和标记物，在扫描过程中，标记物和钢丝很清晰得显示在扫描图像中，对定位板以及待扫描区域在水平方向进行定位，通过CT扫描仪及自制的定位板结合能建立待穿刺区域的坐标系，能实现对待穿刺区域进行准确地空间定位，穿刺轨迹在可在多个扫描层面进行设计，也弥补了传统CT导航只能在单层层面设计穿刺的劣势；采用本***能实现定位板和扫描影像辅助坐标定位，可以从多个维度分析穿刺最终的误差；采用机器人执行穿刺过程，就不存在视觉盲区，不存在人为有助于提高准确性，还能降低医师的工作强度，还能减少穿刺过程对高水平临床医生的依赖性
基于本发明所述***，结合定位板和CT扫描仪获得的扫描图像，建立基于定位板的空间坐标系，可快捷方便获取皮肤入刺点与靶区穿刺点相对于定位板原点空间坐标；采用坐标变换将待穿刺区域的坐标系和机器人末端的穿刺针坐标系进行统一，获取穿刺针的移动轨迹，通过定位板和扫描影像配合机器人定位穿刺，有利于提高穿刺路径的精准性，从而不需要反复地调节穿刺角度和穿刺深度，如此便减少了CT扫描次数，患者承受的辐射剂量也由此减小；在获得准确定位以及穿刺轨迹的情况下，穿刺过程由机器人执行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的定位板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的穿刺***结构示意图；
图3为本发明实施例提供的穿刺末端夹具示意图；
图4为本发明实施例提供坐标读取方法示意图；
图5为本发明实施例提供的机器人笛卡尔坐标系示意图；
图6为本发明实施例提供的机器人基坐标系与定位板坐标系之间的关系示意图；
图7为本发明实施例提供的穿刺方法的流程图。
其中，说明书附图中的附图标记如下：1-定位板，2-钢丝，3-CT扫描仪，4-CT扫描仪机床；5-机器人，6-机器人控制器；7-机器人末端执行器，8-机器人末端夹具，12-标记物。
具体实施方式
下面结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
一种基于定位板的机器人辅助穿刺***，包括CT扫描仪3、机器人5、机器人控制器6以及定位板1；CT扫描仪3用于获取穿刺过程中目标区域的扫描图像；机器人控制器6与机器人5通过I/O接口连接，机器人控制器6用于控制机器人5的输出端沿着预设路径移动至目标区域；
定位板1设置在CT扫描仪3上，CT扫描仪3能扫描得到垂直于定位板1的影像；所述扫描面垂直于定位板1的长度方向，沿定位板1的中心线开设凹槽，所述凹槽中设置有钢丝2，定位板1上设置有标记物12；定位板1设置在CT扫描仪机床4上；定位板1用于辅助CT扫描仪3的扫描面用于建立定位板和扫描影像坐标系；
机器人5机械臂的自由端设置机器人末端执行器7，机器人末端执行器7连接穿刺针8，机器人末端执行器7带动穿刺针8向目标区域执行穿刺动作。
所述凹槽的深度为2mm，钢丝2的长度为75～85cm，直径为2mm。
机器人5上设置有机器人末端执行器7，末端执行器7包括法兰盘和连接杆，法兰盘与机器人机械臂自由端连接，法兰盘沿圆周方向开设多个直径为0.4～0.8cm的螺栓孔，机器人机械臂自由端面开设有与法兰盘螺栓孔一一对应的螺纹孔。
法兰盘中心开设有连接螺纹孔，连接杆与法兰盘螺纹连接，连接杆的长度为10～15cm，以便固定穿刺针8后有充分的活动范围，连接杆的端部开设穿刺针孔，穿刺针孔垂直穿过连接杆的中心轴线，穿刺针孔处设置紧固螺钉，穿刺针8装入穿刺针孔用紧固螺钉压紧，穿刺针8与连接杆保持垂直。
定位板材质为有机玻璃，有机玻璃是一种高分子透明材料，化学名称叫做聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；其优势在于具有很多普通玻璃所没有的特性，有机玻璃的抗冲击性是普通玻璃的200倍以上，安全性较高，放置于CT机床上可后承受一定的重量。有机玻璃材质无接缝，无褶皱，在不同温度及湿度下不会变形，用于辅助定位误差小；在CT扫描后呈现低密度影，定位板长和宽分别为75～80cm和50cm，厚度为1cm；在定位板中间使用铣刀进行深度2cm的切割后，中间沿着定位板长边方向嵌入一根长75～85cm，直径2mm的钢丝2，随后对定位板和钢丝2进行固定；在定位板右上方放置有长度1mm钢丝条作为标记物12，标记物标示定位板1的坐标原点，钢丝2在CT扫描仪中呈现高密度影，经过CT扫描后，钢丝2与标记物12所呈现的高密度亮点能辅助对穿刺目标进行坐标定位；在具体是实施过程中，可以根据临床病例的需要，改变定位板与钢丝的大小，同时也可改变钢丝原点的位置。
步骤1，将定位板1安装在CT扫描仪3上，
步骤2，将定位板1的标记物12与CT扫描仪3发射的示踪信号重合；定位板1的长边与CT扫描仪3的纵轴平行，所述示踪信号为CT扫描仪3发射的十字红外追踪线；
步骤3，获取目标穿刺针运动轨迹的空间坐标；
根据CT扫描仪3的扫描影像确定穿刺针的起点和终点，起点即皮肤入刺点A，终点为靶区穿刺点B；
根据标记物12的所在切面和穿刺目标点切面，分别得出标记物12与穿刺目标点在Y轴方向的距离y，穿刺针目标点包括穿刺针起点和终点；
标记物所在切面中，标记物至金属丝的距离x1，目标点切面中，标记物12与目标点之间的距离x2，得出标记物12与目标点X轴方向的距离为x＝x1-x2；同理，得到A点和B点与标记物的Z轴距离，进而得出目标点在定位板和扫描影像坐标系中的坐标为(x,y,z)；进一步得到A点与B点相对于定位板坐标原点O(即标记物12)的空间坐标：(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)；
步骤4，转换定位板和扫描影像坐标系与机器人基坐标系，根据机器人基坐标系与定位板坐标系之间的转换关系，结合步骤3所得穿刺针起点和终点相对于标记物(12)的空间坐标：(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)，将穿刺针的移动轨迹与穿刺针起点和终点重合，即得到穿刺针最终的移动轨迹。
采用本发明所述***及方法实施穿刺手术，具体如下：
步骤1，按照上述方案制作定位板1
步骤2，如图3所示，将定位板1固定在CT扫描床4上，CT扫描床4采用滑动导轨形式，可以根据需要在CT机上控制其前后上下运动进入CT扫描仪内部；定位板1置入CT机的扫描圈后，固定于CT扫描床4的正确位置，CT机3发射十字红外追踪线，十字红外追踪线与定位板上的标记物重合，使定位板1的纵轴与CT扫描床4的纵轴平行；机器人5固定于底座上，放置在CT机床4旁，机器人5与CT扫描床4之间设有间隔，使机器人5有足够的运动空间；机器人5执行端夹具材质为金属，机器人末端执行器7与机器人末端法兰盘进行连接固定，固定后末端夹具可以随机器人手臂一起运动；机器人末端夹具8能用于固定不同规格的穿刺针；用机器人末端执行器7实现机器人和穿刺针之间的连接。在实际操作中，可根据实际情况对穿刺针进行更换，机器人控制器6可以根据坐标指令控制机器人运动。
步骤3，获取穿刺目标空间坐标
将受检者固定在定位板上，扫描床的上部分进入CT机进行扫描，设置参数5mm层厚，1mm层间距。在其他实施例中，也可以根据穿刺手术情况进行参数设置的改变，或者也可以根据需要进行改变，CT扫描后，根据CT扫描结果图像确定病灶的三维空间范围，同时确定靶区穿刺点B，在临床上，为了穿刺的安全性，穿刺方向及路线需要避开重要的血管、脏器、骨骼等组织，在本实施例中，可得出皮肤入刺点为A，则穿刺路线为A→B。按照图4方法，确定定位板原点的切面和穿刺病灶的切面，同时确定定位板的坐标原点O(0,0,0)；根据标记物(12)的所在切面和穿刺目标点切面的距离，可得出坐标原点O与点A和点B的Y轴距离y；标记物切面中，可知标记物至金属丝的距离为x1；目标点切面中，只能获取标记物12与目标点之间的距离x2，无法直接显示目标点A和点B与原点X轴的距离x，此时，根据定位板上标记物12的辅助得出坐标原点与目标点X轴的距离为x＝x1-x2。同理可根据图4得出A或B点与原点O之间的Z轴距离z，目标点在定位板的坐标系中的坐标为(x,y,z)。
通过以上方法，可分别获取皮肤入刺点A与靶区穿刺点B相对于定位板坐标原点O的空间坐标：(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)。
步骤4，定位板坐标系与机器人基坐标系转换
机器人手臂的移动是在用户坐标系即定位板1的坐标系下进行控制的，这更利于使用者操作，其中涉及到一系列坐标转换，将坐标从所述机器人(穿刺针)坐标系转换为基坐标系的第一坐标变换关系，利用所述的第一坐标变换关系及基坐标系和定位板坐标系之间的位置及姿态关系，用于生成把坐标从所述第一坐标变换转换到所述的定位板坐标系的第二坐标变换关系。
具体的转换过程的如下：
S1，对机器人建立笛卡尔坐标系，获取机器人杆件的几何参数、关节变量以及D-H参数，如图5所示；
S2，根据S1中建立的关于机器人的笛卡尔坐标系，参考图5，以基座标系和机器人的第一关节坐标系：基座标系和机器人的第一关节坐标系之间的关系可以通过如下变换：先绕Z0轴转动θ1角度，其次沿Z0轴平移d1单位距离，然后沿着X0轴平移l1单位距离，最后绕X0轴转动α1角度，得到坐标变换关系：
式中，sθ1＝sinθ1，sa1＝sinα1，cθ1＝cosθ1，cα1＝cosα1；其中，c为cos()函数的简写，s为sin()函数的简写，同理可以得到第一关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系1A2、第二关节坐标系与第三关节坐标系之间的坐标变换关系2A3、第三关节坐标系与第四关节坐标系之间的坐标变换关系3A4、第四关节坐标系与第五关节坐标系之间的坐标变换关系4A5以及第五关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系5A6；机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系为：
0T6＝0A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5A6；
S3，建立机器人基坐标系与定位板坐标系之间的转换关系，以图6中机器人底座与定位板之间的关系为例，定位板绕Z轴旋转θ角，在分别沿X,Y,Z轴平移dx，dy和dz与机器人基坐标系重合，根据坐标变换可以得到基坐标系与定位板坐标系之间的关系如下：
S4，结合S3所得定位板与扫描影像坐标系之间的转换关系以及S2所得机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系，得到机器人末端执行器7与位板和扫描影像坐标系之间的转换关系：T＝0T6*T'；如图6所示，
根据变换矩阵T可以得到两坐标系之间的关系，根据两坐标系之间的关系就可以控制机器人手臂在定位板坐标系即用户坐标系中移动。
步骤5，根据坐标指令执行穿刺动作
将步骤3中得到的定位板坐标系下的皮肤入口点A、靶区穿刺目标点B空间坐标转换为机器人坐标系坐标，将转换后的A和B两点坐标输入机器人控制器后，机器人***可根据坐标生成穿刺路径指令，指令可传达至机器人手臂，机器人手臂根据指令进行穿刺。
具体地，穿刺动作可一次进行，指令分为两步，第一步为输入的穿刺指令，控制机器人手臂进行移动，穿刺针尖随之移动，移动后穿刺针尖可到达皮肤入口点A，此时暂停机器人的移动，第二步为调整穿刺针的方向，根据两点的坐标可知穿刺的深度，故第二步可直接根据机器人规划的角度和深度进行穿刺。医护人员可在穿刺***上设定穿刺的速度，以防止速度过快带来的安全问题。当穿刺针尖移动至皮肤表面后，将速度改为穿刺速度，以防止穿刺物体移动带来的穿刺误差，成功穿刺后，将穿刺针与持针器末端分离，随后CT扫描后确认穿刺效果。
本专业人员还可以进一步意识到，结合本发明中所公开的实施例描述的各示例的操作方法，可通过更换不同的定位板材质，更换不同的软件、硬件来实现，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的基于定位板和CT导航辅助定位的机器人穿刺方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理和实施进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，包括CT扫描仪(3)、机器人(5)、机器人控制器(6)以及定位板(1)；CT扫描仪(3)用于获取穿刺过程中目标区域的扫描图像；机器人控制器(6)与机器人(5)通过I/O接口连接，机器人控制器(6)用于控制机器人(5)的输出端沿着预设路径移动至目标区域；
定位板(1)设置在CT扫描仪(3)上，CT扫描仪(3)能扫描得到垂直于定位板(1)的影像；所述扫描面垂直于定位板(1)的长度方向，沿定位板(1)的中心线开设凹槽，所述凹槽中设置有钢丝(2)，定位板(1)上设置有标记物(12)；定位板(1)设置在CT扫描仪机床(4)上；定位板(1)用于辅助CT扫描仪(3)的扫描面用于建立定位板和扫描影像坐标系；
机器人(5)机械臂的自由端设置机器人末端执行器(7)，机器人末端执行器(7)连接穿刺针(8)，机器人末端执行器(7)带动穿刺针(8)向目标区域执行穿刺动作。
2.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，所述凹槽的深度为2mm，钢丝(2)的长度为75～85cm，直径为2mm。
3.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，定位板(1)的材质为有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，机器人设置在CT扫描仪(3)的一侧，机器人底部设置有滑轨，机器人采用KR 5 sixx R65、Viper 650或Vision robot VR6。
5.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，机器人(5)的自由端设置有机器人末端执行器(7)，末端执行器(7)包括法兰盘和连接杆，法兰盘与机器人机械臂自由端连接，法兰盘中心开设有连接螺纹孔，连接杆与法兰盘螺纹连接，连接杆的端部开设穿刺针孔，穿刺针孔垂直穿过连接杆的中心轴线，穿刺针孔处设置紧固螺钉，穿刺针(8)装入穿刺针孔用紧固螺钉压紧。
6.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，标记物(12)采用金属材质；标记物(12)设置在定位板的边缘靠近机器人的一角，标记物(12)的设置深度与钢丝(2)在定位板(1)上的深度相同。
7.根据权利要求1所述的基于定位板的机器人辅助穿刺***，其特征在于，机器人控制器(6)采用电脑。
8.基于权利要求1所述机器人辅助穿刺***的穿刺轨迹建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将定位板(1)安装在CT扫描仪(3)上；
步骤2，将CT扫描仪(3)发射的示踪信号与定位板(1)上的标记物(12)重合；定位板(1)的长边与CT扫描仪(3)的纵轴平行，并标记物(12)视为定位板的原点；
步骤3，建立以步骤2所述标记物(12)为原点的穿刺针运动轨迹的坐标系，获取目标穿刺针运动轨迹的空间坐标，根据标记物(12)的所在切面和穿刺目标点切面，分别得出标记物(12)与穿刺目标点在Y轴方向的距离y，穿刺针目标点包括穿刺针起点和终点；
根据CT扫描仪(3)的扫描影像确定穿刺针的起点和终点；
步骤4，转换定位板与扫描影像坐标系与机器人基坐标系，根据机器人基坐标系与定位板坐标系之间的转换关系，得到穿刺针与A点与B点重合的轨迹。
9.根据权利要求8所述的穿刺轨迹建立方法，其特征在于，步骤3中，标记物(12)所在切面中，标记物(12)至金属丝(2)的距离x1，目标点切面中，标记物(12)与目标点之间的距离x2，得出标记物(12)与目标点X轴方向的距离为x＝x1-x2；同理，得到A点和B点与标记物的Z轴距离，进而得出目标点在定位板和扫描影像坐标系中的坐标为(x,y,z)；进一步得到A点与B点相对于标记物(12)的空间坐标：(xa,ya,za)和(xb,yb,zb)。
10.根据权利要求8所述穿刺轨迹建立方法，其特征在于，步骤4具体如下：
S1，对机器人建立笛卡尔坐标系，获取机器人杆件的几何参数、关节变量以及D-H参数；
S2，根据S1中建立的关于机器人的笛卡尔坐标系，以基座标系和机器人的第一关节坐标系：基座标系和机器人的第一关节坐标系之间的关系可以通过如下变换：先绕Z0轴转动θ1角度，其次沿Z0轴平移d1单位距离，然后沿着X0轴平移l1单位距离，最后绕X0轴转动α1角度，得到基座标系和机器人的第一关节坐标系的坐标变换关系：
式中，sθ1＝sinθ1，sa1＝sinα1，cθ1＝cosθ1，cα1＝cosα1；同理可以得到第一关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系1A2、第二关节坐标系与第三关节坐标系之间的坐标变换关系2A3、第三关节坐标系与第四关节坐标系之间的坐标变换关系3A4、第四关节坐标系与第五关节坐标系之间的坐标变换关系4A5以及第五关节坐标系与第二关节坐标系之间的坐标变换关系5A6；机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系为：
0T6＝0A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5A6；
S3，定位板和扫描影像坐标系之间的转换关系具体为：定位板(1)绕Z轴旋转θ角，再分别沿X,Y,Z轴平移dx，dy和dz与机器人基坐标系重合，根据坐标变换可以得到基坐标系与定位板坐标系之间的关系如下：
S4，结合S3所得定位板与扫描影像坐标系之间的转换关系以及S2所得机器人末端执行器坐标系与基坐标系之间的转换关系，得到机器人末端执行器7与位板和扫描影像坐标系之间的转换关系：T＝0T6*T'。
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