一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法技术

本发明专利技术公开了一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法，包括：建立主手腕点相对于主手基坐标系的齐次变换矩阵；根据预设的主从手之间的基座标旋转映射矩阵、比例映射系数和所述主手齐次变换矩阵得到从手相对于其基坐标系的腕点位置；根据从手中控制位置运动关节的齐次变换矩阵与从手腕点的位置建立等式，求解出从手中控制位置运动关节的角度值和/或位置值；根据主手在腕点位置的姿态角度和从手在其腕点的姿态角度一一对应的关系建立等式，求解出从手控制姿态运动关节的角度值和/或位置值。上述建模方法，依据位置和姿态分离的思路，简化运动学计算的复杂程度，提高了控制系统的实时性指标。

Modeling method of simplified kinematic model for minimally invasive surgical robot

The invention discloses a simplified kinematic model of the minimally invasive surgical robot modeling method, including: the establishment of homogeneous transformation matrix and the wrist hand relative to the main base coordinate system; according to the base between the preset standard rotation of master-slave mapping matrix, ratio mapping coefficient and the main hand homogeneous transformation matrix obtained from the wrist position relative to their bases coordinate system; according to the homogeneous transformation matrix from the hands of position control of joint movement and from the wrist position to establish equality, obtained from the hands of position control of joint movement angle and / or position; according to the main hand in position and attitude angle of the wrist from the hand in the attitude angle the wrist point corresponding to the established equation, calculated from the hand gesture control movement of the joint angle and / or position value. According to the idea of separation of position and attitude, the above modeling method simplifies the complexity of kinematic calculation and improves the real-time performance index of the control system.

【技术实现步骤摘要】
一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法
本专利技术涉及机器人建模
，特别涉及一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法。
技术介绍
微创手术(MinimallyInvasiveSurgery)是指医生通过进入人体内的腹腔镜、胸腔镜等内窥镜观察体内病灶器官，并操作通过微小创口进入体内的特殊手术器械，在人体腔内进行手术的一种手术方式。与传统的开放手术相比，微创手术具有体表创伤小、术中出血量少、疼痛感轻、手术时间短、术后恢复快、感染风险低的优势，因而在外科手术领域得到了广泛的认可与应用。然而，传统内窥镜微创外科手术也在临床应用中暴露出一些问题，例如：医生长时间以相同姿势站立手术很容易产生疲劳；情绪或生理活动等不稳定因素导致的手部抖动会影响手术精度；器械在操作过程中手眼协调性差容易引起手术误操作等。随着现代科学技术的不断进步与发展，人们尝试将传统医疗设备(器械)与机械电子技术、计算机控制技术，计算机图形技术等现代前沿技术相结合，开创新型的医疗设备(器械)；特别是机器人技术的日臻完善及在各个领域的广泛应用，医疗机器人已在传统医疗领域逐渐渗透，正是在这样的技术背景下微创外科手术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法，其特征在于，包括：建立主手末端腕点相对于基坐标系的主手齐次变换矩阵；根据预设的主从手之间的基座标旋转映射矩阵、比例映射系数和所述主手齐次变换矩阵得到从手位置；根据从手中控制位置运动关节的齐次变换矩阵与从手腕点的位置建立等式，求解出从手中控制位置运动关节的角度值和/或位置值；根据主手在其腕点的姿态角度与从手腕点的姿态角度一一对应的关系建立等式，求解出从手中控制姿态运动关节的角度值和/或位置值。

【技术特征摘要】
1.一种微创外科手术机器人简化运动学模型的建模方法，其特征在于，包括：建立主手末端腕点相对于基坐标系的主手齐次变换矩阵；根据预设的主从手之间的基座标旋转映射矩阵、比例映射系数和所述主手齐次变换矩阵得到从手位置；根据从手中控制位置运动关节的齐次变换矩阵与从手腕点的位置建立等式，求解出从手中控制位置运动关节的角度值和/或位置值；根据主手在其腕点的姿态角度与从手腕点的姿态角度一一对应的关系建立等式，求解出从手中控制姿态运动关节的角度值和/或位置值。2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述建立主手末端腕点相对于基坐标系的主手齐次变换矩阵的步骤具体为：依据空间变换的原理得到主手构型中相邻两个关节之间齐次变换矩阵：依据上式建立的各个相邻关节轴之间的变换，计算出主手末端执行器坐标系相对于基坐标系的齐次变换矩阵依据上式可得到主手在某关节角度下末端执行器相对于基坐标系的位置P；令：在主手的末端执行器的位置点建立相应的动态坐标系，利用Z-Y-X欧拉角的方式来描述主手的末端执行器的姿态：Rm＝RZ(θ4,θ6)*RY(θ5)*RX(θ7)。3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述根据预设的主从手之间的基座标旋转映射矩阵、比例映射系数和所述主手齐次变换矩阵得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖乔木，梁东，徐登，
申请(专利权)人：重庆金山医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50