一种机器人的柔顺控制方法、装置及设备制造方法及图纸

一种机器人的柔顺控制方法包括：获取目标对象的磁共振MR图像，对所述MR图像进行归一化处理；根据相邻体素法，分割经过归一化处理后的图像的软骨区域；根据所述MR图像进行三维重建，建立目标对象的3D模型，根据分割了软骨区域的图像确定所述3D模型的安全边界；监测机器人末端执行器在所述3D模型的实时位置更新所述安全边界；根据所更新的安全边界作为反馈对所述机器人进行柔顺控制。从而能够有效的提高机器人的控制效率和精度，提高机器人控制的柔顺性。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人的柔顺控制方法、装置及设备
本申请属于机器人领域，尤其涉及一种机器人的柔顺控制方法、装置及设备。
技术介绍
机器人应用在骨科手术时，主要是用于实现高精度的钻削、磨削、切削骨组织等操作，以及通过灵巧的机构实现医生的精巧操作，以实现微创化的手术能力和尽量减少手术过程中X光暴露对医生所产生的射线伤害。在机器人操作过程中，保证操作的安全性，需要将患者的病骨与周边余骨、软组织区分识别，建立模型并划分安全边界和手术区域。目前的安全边界和手术区域，一般是在机器人操作之前规划完成。但是，在机器人手术操作过程中，病骨组织会逐步切除，安全边界和手术区域也会发生相应的改变。如果按照机器人操作之前所规划的安全边界和手术区域，不利于保证手术的精度和效率，以及不利于提高手术操作的柔顺性。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种机器人的柔顺控制方法、装置及设备，以解决现有技术中机器人进行手术操作时，按照机器人操作之前所规划的安全边界和手术区域，不利于保证手术的精度和效率，以及不利于提高手术操作的柔顺性的问题。本申请实施例的第一方面提供了一种机器人的柔顺控制方法，所述机器人的柔顺控制方法包括：获取目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述机器人的柔顺控制方法包括：获取目标对象的磁共振MR图像，对所述MR图像进行归一化处理；根据相邻体素法，分割经过归一化处理后的图像的软骨区域；根据所述MR图像进行三维重建，建立目标对象的3D模型，根据分割了软骨区域的图像确定所述3D模型的安全边界；监测机器人末端执行器在所述3D模型的实时位置更新所述安全边界；根据所更新的安全边界作为反馈对所述机器人进行柔顺控制。

【技术特征摘要】
1.一种机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述机器人的柔顺控制方法包括：获取目标对象的磁共振MR图像，对所述MR图像进行归一化处理；根据相邻体素法，分割经过归一化处理后的图像的软骨区域；根据所述MR图像进行三维重建，建立目标对象的3D模型，根据分割了软骨区域的图像确定所述3D模型的安全边界；监测机器人末端执行器在所述3D模型的实时位置更新所述安全边界；根据所更新的安全边界作为反馈对所述机器人进行柔顺控制。2.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述根据相邻体素法，分割经过归一化处理后的图像的软骨区域的步骤包括：随机选择体素，判断所选择的体素属于软骨体素或者背景；如果所选择的体素属于软骨体素，则对其邻近的体素进行分类，直到所确定的软骨的相邻体素为背景。3.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述监测机器人末端执行器在所述3D模型的实时位置更新所述安全边界的步骤包括：判断机器人是否正在进行磨削操作；如果机器人正在进行磨削操作，根据机器人末端执行器的轨迹计算磨削操作去除的骨量及去除骨的位置；根据去除的骨量及去除骨的位置更新所述安全边界。4.根据权利要求1所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述根据所更新的安全边界作为反馈对所述机器人进行柔顺控制的步骤包括：通过更新的安全边界，结合机器人末端执行器的位置以及施加给机器人的牵引力，通过导纳控制器计算输出至机器人控制参数。5.根据权利要求1或4所述的机器人的柔顺控制方法，其特征在于，所述根据所更新的安全边界作为反馈对所述机器人进行柔顺控制的步骤包括：根据导纳控制器的控制公式：计算导纳控制器输出的机器人控制参数xr，并根据所述机器人控制参数控制机器人末端执行器的移动距离，其中：Fh为施加给机器人的牵引力，Kd为变导纳系数，且Kd＝fgrad(x,LΩ)，x为机器人末端执行器位移，Bd为阻尼矩阵，Md为惯量矩阵，fgrad为位置梯度函数，LΩ为机器人末端执行器与安全边界的距离。6.一种机器人的柔顺控制装置，其特征在于，所述机器人的柔顺控制装置包括：归一化处理单元，用于获取目标对象的磁共振MR图像，对所述MR图像进行归一化处理；分割单元，用于根据相邻体素法，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远源，胡颖，王宇，赵世佳，何玉成，高鹏，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44