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龙图腾网获悉杭州湖西云百生科技有限公司申请的专利光学定位和机械定位混合的定位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：CN116942314B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08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：202310883750.7，技术领域涉及：A61B34/20；该发明授权光学定位和机械定位混合的定位方法及系统是由刘芳德;郭庆旋;杨良著;郎君伟;吕存策;李连杰;刘悦设计研发完成，并于2023-07-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本光学定位和机械定位混合的定位方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开一种光学定位和机械定位混合的定位方法及系统，属于手术导航技术领域，该方法包括：在术前，采用光学标定方式对系统进行高精度标定校准；在术中，采用无遮挡机械定位方式对目标物体进行位姿测量，所述无遮挡机械定位方式包括：根据各个关节处编码器实时读取的角度数以及术前通过光学标定方式获得的运动学模型，获得物体相对于参考系的转移矩阵，从而计算获得被测量物体的相对位置和姿态。通过本公开的处理方案，将光学标定的灵活性和机械定位的准确性相结合，可实现降低成本的同时保证其在狭小空间内手术的高绝对定位精度。

本发明授权光学定位和机械定位混合的定位方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种光学定位和机械定位混合的定位系统，其特征在于，包括： 机械臂，所述机械臂具有多个关节，每个关节上装有编码器； 光学标识点，所述光学标识点术前校准过程中使用，所述光学标识点固定在机械臂各个连杆上，位姿随机械臂的运动而变化，用于实时在线标定； 光学追踪仪，所述光学追踪仪在术前校准过程中使用，所述光学追踪仪固定在机械臂本体外的空间中，与世界坐标系的位姿保持不变，用于实时读取各连杆上光学标识点的相对位置，进而实现如下方法： 在术前，采用光学标定方式对系统进行高精度标定校准，所述光学标定方式包括：通过转动机械臂各个关节，采集记录点阵数据，对组合轨迹进行拟合处理后计算获得DH参数，最终获得机械臂的精确运动学模型； 在术中，采用无遮挡机械定位方式对目标物体进行位姿测量，所述无遮挡机械定位方式包括：根据各个关节处编码器实时读取的角度数以及术前通过光学标定方式获得的运动学模型，获得物体相对于参考系的转移矩阵，从而计算获得被测量物体的相对位置和姿态； 在术前，采用光学标定方式对系统进行高精度标定校准，包括： 将用于空间定位的光学标识点阵设置在机械臂的各个关节连杆上； 在采集标定数据时，通过转动机械臂各个关节连杆，利用光学追踪仪捕捉光学标识点的点阵坐标，获得形成的组合轨迹； 将采集到的关节1的3D轨迹A通过奇异值分解拟合转换为2D轨迹Ac，获得旋转平面，从而获得旋转平面法向量，即为坐标系轴，计算过程如下： 其中，表示三维点集合，表示正规化和中心化的测量点，U表示特征值，S表示奇异值分解中特征值为主对角线的矩阵，表示特征向量所张成的矩阵，B表示右手正交基底，表示奇异值分解中特征值为主对角线的矩阵的行列式，表示右手正交基底的各列，表示测量点在二维欧几里得空间的投影，表示投影矩阵，表示中心化的测量点； 将关节1的2D轨迹拟合转换为2D圆，从而获得圆的半径r1，以及圆心o1，将圆心o1作为关节1的坐标系原点，计算过程如下： 其中，表示由测量点在二维欧几里得空间的投影与单位一组成的线性方程组的矩阵，表示线性方程组的未知参数，表示二维圆的坐标，c1、c2、k3表示需要求解的未知参数，表示三维点集合； 对各个关节的运动轨迹拟合完成之后，获得各个关节的旋转轴和坐标系原点； 通过各个关节的旋转轴和坐标系原点，根据坐标系建立规则设定相应的DH坐标系； 计算DH参数，并根据运动学模型公式1和公式2，获得机械臂的精确运动学模型； 公式1： 公式2： 其中，M表示转移矩阵，θ表示绕z轴的旋转角，a表示连杆长度，α表示关节扭角，d表示关节偏移； 在术中，采用无遮挡机械定位方式对目标物体进行位姿测量，包括： 通过各个关节处的编码器实时读取各个关节的角度数θi，并通过高性能总线与上位机进行通信控制； 根据获得的角度数θi，结合借助术前光学标定获得的运动学模型公式1和公式2，获得物体相对于参考系的转移矩阵M； 根据公式3计算获得被测量物体的相对位置和姿态， 公式3： 其中，表示被测量物体的位姿，M表示转移矩阵，表示被测量物体在工具端参考系中的位姿。

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