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摘要：本发明涉及智能医疗辅助机器人控制技术领域，具体为基于改进Bi‑RRT算法的柔性穿刺针路径规划方法，该算法包括以下步骤：通过医学成像设备获取病灶部位的环境信息；建立柔性针的穿刺路径模型；将环境中障碍物半径扩大为原来的1.5倍留出安全距离；引入目标偏置策略并基于目标偏置策略寻找汇合点；预生长缩短建树距离；分别从起点和目标点向汇合点方向快速扩展，同时避开障碍物；在最新扩展节点与汇合点的距离小于阈值时即认为到达汇合点，建树完成；去除路径上多余节点；对新的路径进行平滑处理；本发明引入目标偏置策略和快速扩展策略降低计算量和计算复杂度，加快收敛速度，提高路径规划效率，根据穿刺路径模型的约束条件获得可应用于柔性针穿刺的规划路径。

主权项：1.基于改进Bi-RRT算法的柔性穿刺针路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1图像识别：通过医学成像设备获取病灶部位的环境信息，从而确定如针点、靶点以及障碍物位置信息；步骤S2建立穿刺模型：建立柔性针的穿刺路径模型；步骤S3环境膨胀：进行环境膨胀，在同一地图上将障碍物半径扩大至1.5倍；步骤S4目标偏置：设定与传统RRT算法中相同的步长和阈值，引入目标偏置策略并基于目标偏置策略寻找汇合点；步骤S5预生长：预生长缩短建树距离；步骤S6快速扩展：分别从起点和目标点向汇合点方向快速扩展，同时避开障碍物；步骤S7到达汇合点：双向扩展树到达汇合点或与汇合点的距离小于阈值后停止建树，形成一条从初始点到目标点且无碰撞的路径；步骤S8删除多余节点：去除路径上多余节点；步骤S9平滑处理：对新的路径进行平滑处理，最后得到一条光滑曲线；步骤S10判断拟合的路径是否符合穿刺约束条件，若符合，则输出当前路径，若不符合，则结束路径规划或调整算法中步长或阈值，且继续执行步骤S5至步骤S9；步骤S2中柔性针的穿刺路径模型的表达方式为： 路径Path是由n段路径组成，式中，Xi表示第i段路径的起点，Di表示第i段圆弧与上一段切线方向，li表示第i段圆弧的长度，ri表示第i段圆弧的半径；柔性针在穿刺过程中的路径几何形式为单段圆弧或多段圆弧、当起始点与目标点之间存在障碍时，利用基于改进Bi-RRT算法寻找可以避让障碍物的点，连接各点最终得到一条多段复合路径，获得的路径还需要进行修剪多余点、平滑处理，最终得到可行路径；步骤S10中判断当前路径是否符合穿刺路径模型的约束条件包括圆弧之间必须相切，且相连圆弧开口方向不一致。

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百度查询： 安徽医科大学 基于改进Bi-RRT算法的柔性穿刺针路径规划方法