手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统技术方案

本申请涉及一种手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统。手术机器人控制方法包括获取机械臂末端固定的末端适配器在第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息，并得到末端适配器沿第一轴从第一定位点到第二定位点运动时对应的机械臂的规划路径。判断机械臂的规划路径是否发生奇异性。如果机械臂的规划路径不发生奇异性，则将补偿处理后的控制信号转换为速度信号。根据速度信号控制机械臂带动末端适配器在第一定位点和第二定位点之间沿第一轴直线运动。手术机器人控制方法通过速度控制方法控制所述机械臂带动所述末端适配器沿第一轴直线运动，使得所述机械臂运行顺滑，避免卡涩。避免卡涩。避免卡涩。

【技术实现步骤摘要】
手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统


[0001]本申请涉及检测
，特别是涉及一种手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统。

技术介绍

[0002]在骨科穿刺或植入手术时，通常需要电钻工具定位到入颅点后，进行钻孔，形成孔道。为了实现孔道对准地更精确，通常会采用手术机器人辅助完成手术。手术机器人的机械臂的末端适配器用于定位入颅点。电钻工具固定于末端适配器。电钻工具在入颅点的位置上进行钻孔。在现有技术中，机械臂持手术工具运动，机械臂的位置和姿态发生变化。现有的控制方法，机械臂移动卡涩，不顺滑。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对怎样提高手术机械臂移动的顺滑性的问题，提供一种手术机器人控制方法、计算机设备及手术机器人系统。
[0004]一种手术机器人控制方法，包括：
[0005]获取第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息，并根据第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息得到所述末端适配器沿第一轴从所述第一定位点到所述第二定位点运动时对应的所述机械臂的规划路径，所述第一轴顺次穿过所述第一定位点、所述第二定位点；
[0006]判断所述机械臂的规划路径是否发生奇异性；
[0007]如果所述机械臂的规划路径不发生奇异性，则采集控制信号，并通过所述控制信号获取速度信号；
[0008]根据所述速度信号控制所述机械臂运动，使所述机械臂带动所述末端适配器在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。
[0009]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种手术机器人控制方法，包括：
[0010]控制机械臂带动所述末端适配器在第一定位点和第二定位点之间延第一轴直线运动，
[0011]若机械臂末端固定的末端适配器距离所述第一轴的距离大于第三预设值，则控制所述末端适配器移动至所述第一轴，以使所述机械臂带动所述末端适配器在第一定位点和第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。
[0012]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种手术机器人控制信号处理方法，所述手术机器人包括信号传感装置、第一连接件、第二连接件以及末端适配器，所述信号传感装置固定与所述手术机器人的机械臂的末端，所述末端适配器固定安装于所述信号传感装置远离所述机械臂的末端，所述末端适配器与所述信号传感装置之前通过所述第二连接件连接，所述信号传感装置与所述机械臂的末端通过第一连接件连接；
[0013]所述方法包括：
[0014]根据所述信号传感装置、所述末端适配器、所述第一连接件和所述第二连接件的质量和质心对所述控制信号进行补偿处理。
[0015]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种手术机器人控制方法，包括：
[0016]在速度模式下，采集控制信号，并通过所述控制信号获取速度信号；
[0017]根据所述速度信号控制机械臂运动，使所述机械臂带动末端适配器在第一定位点和第二定位点之间沿第一轴直线运动，所述第一轴顺次穿过所述第一定位点、所述第二定位点。
[0018]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种手术机器人控制方法，包括：
[0019]在关节模式下，采集控制信号，并通过所述控制信号获取关节点信号；
[0020]根据所述关节点信号控制机械臂运动，使所述机械臂带动末端适配器在第一定位点和第二定位点之间沿第一轴直线运动，所述第一轴顺次穿过所述第一定位点、所述第二定位点。
[0021]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种计算机设备，包括存储器和处理器。所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意实施例所述的方法的步骤。
[0022]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种手术机器人系统，包括机械臂、信号传感装置、末端适配器和控制装置。所述信号传感装置固定于所述机械臂的末端。所述末端适配器固定安装于所述信号传感装置。所述末端适配器用于安装手术器具，并接收控制信号。所述控制装置包括存储器和处理器。所述存储器存储有计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意实施例所述的方法的步骤。
[0023]基于相同的专利技术构思，本申请提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任一项所述方法的步骤。
[0024]本申请实施例提供的所述手术机器人控制方法，包括获取第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息，并根据所述第一定位点的位置信息和所述第二定位点的位置信息得到所述末端适配器沿第一轴从所述第一定位点到所述第二定位点运动时对应的所述机械臂的规划路径。所述第一轴顺次穿过所述第一定位点、所述第二定位点。判断所述机械臂的规划路径是否发生奇异性。如果所述机械臂的规划路径不发生奇异性，则采集控制信号，并通过所述控制信号获取速度信号。根据所述速度信号控制所述机械臂运动，使所述机械臂带动所述末端适配器在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。
[0025]所述手术机器人控制方法通过限制在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动，减少所述末端适配器运动过程中其他两个自由度的计算，减少了运算量，提高了机器人的工作效率性。
[0026]此外，所述控制方法通过规划路径的奇异性判断，在不发生奇异的情况下采用速度控制方法控制所述机械臂运动，可以改善所述机械臂移动的柔顺性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传
统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本申请一个实施例中提供的所述手术机器人控制方法的流程示意图；
[0029]图2为本申请一个实施例中提供的所述手术机器人系统的结构示意图；
[0030]图3为本申请另一个实施例中提供的所述手术机器人控制方法的流程示意图；
[0031]图4为本申请另一个实施例中提供的所述速度控制方法的流程示意图。
[0032]附图标号：
[0033]10、手术机器人系统；20、机械臂；30、信号传感装置；300、第一连接件；40、末端适配器；400、第二连接件；101、第一定位点；102、第二定位点；103、入颅点；104、靶点；100、第一轴；110、光学监测装置；111、光学元件；112、检测器。
具体实施方式
[0034]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
[0035]本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手术机器人控制方法，其特征在于，包括：获取第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息，并根据第一定位点的位置信息和第二定位点的位置信息得到所述末端适配器沿第一轴从所述第一定位点到所述第二定位点运动时对应的所述机械臂的规划路径，所述第一轴顺次穿过所述第一定位点、所述第二定位点；判断所述机械臂的规划路径是否发生奇异性；如果所述机械臂的规划路径不发生奇异性，则采集控制信号，并通过所述控制信号获取速度信号；根据所述速度信号控制所述机械臂运动，使所述机械臂带动所述末端适配器在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。2.如权利要求1所述的手术机器人控制方法，其特征在于，所述控制信号包括作用在所述末端适配器的操作力信号，所述通过所述控制信号获取速度信号的步骤包括：对所述操作力信号进行变换，得到第一速度；将所述第一速度投影到所述第一轴，得到第二速度。3.如权利要求2所述的手术机器人控制方法，其特征在于，所述手术机器人控制方法还包括：判断所述末端适配器距离所述第二定位点的距离是否小于第二预设值，若是，则在判定所述操作力信号大于所述第一预设值，判断所述操作力信号的作用方向，如果所述操作力信号的方向朝向所述第二定位点，则控制所述末端适配器移动至所述第二定位点。4.如权利要求1所述的手术机器人控制方法，其特征在于，判断所述机械臂的规划路径是否发生奇异性的步骤之后，还包括：如果所述机械臂的规划路径发生奇异性，则：采集控制信号，并通过所述控制信号获取关节点信号；根据所述关节点信号控制所述机械臂运动，使所述机械臂带动所述末端适配器在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。5.如权利要求4所述的手术机器人控制方法，其特征在于，所述控制信号包括作用在所述末端适配器的操作力信号，所述手术机器人控制方法还包括：根据所述机械臂的规划路径得到机械臂需要移动的多组关节点信息；所述根据所述关节点信号控制所述机械臂运动，使所述机械臂带动所述末端适配器在所述第一定位点和所述第二定位点之间沿所述第一轴直线运动的步骤包括：获取所述末端适配器的位置信息和操作力信号；根据所述末端适配器的位置信息和所述操作力信号得到所述操作力信号作用下的所述机械臂的需要移动的关节点信息；控制所述机械臂根据需要移动的关节点信息移动，并带动所述末端适配器沿所述第一轴直线运动。6.如权利要求5所述的手术机器人控制方法，其特征在于，在获取所述末端适配器的位置信息和操作力信号的步骤之后，所述手术机器人控制方法还包括：计算所述末端适配器历经的关节点数；
判断所述末端适配器历经的关节点数是否小于所述末端适配器从所述第一定位点移动至所述第二定位点所需历经的关节点总数，若所述末端适配器历经的关节点数小于所述关节点总数，则返回根据所述末端适配器的位置信息和操作力信号得到所述操作力信号作用下的所述机械臂的需要移动的关节点信息的步骤。7.如权利要求6所述的手术机器人控制方法，其特征在于，所述手术机器人控制方法还包括：判断所述操作力信号是否大于第一预设值；若是，执行所述根据所述末端适配器的位置信息和操作力信号得到所述操作力信号作用下的所述机械臂的需要移动的关节点信息的步骤。8.如权利要求1
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7中任一项所述的手术机器人控制方法，其特征在于，还包括：对所述控制信号进行补偿处理。9.一种手术机器人控制方法，其特征在于，包括：控制机械臂带动所述末端适配器在第一定位点和第二定位点之间延第一轴直线运动，若机械臂末端固定的末端适配器距离所述第一轴的距离大于第三预设值，则控制所述末端适配器移动至所述第一轴，以使所述机械臂带动所述末端适配器在第一定位点和第二定位点之间沿所述第一轴直线运动。10.如权利要求9所述的手术机器人控制方法，其特征在于，当所述机械臂运动至奇异构型时，改变所述机械臂的关节点的速度方向，并限制所述机械臂关节点的速度大小。11.如权利要求9所述的手术机器人控制方法，其特征在于，当所述机械臂离开奇异构型后，对所述机械臂进行修正，以使所述末端适配器移动至所述第一轴。12.一种手术机器人控制信号处理方法，其特征在于，所述手术机器人包括信号传感装置、第一连接件、第二连接件以及末端适配器，所述信号传感装置固定与所述手术机器人的机械臂的末端，所述末端适配器固定安装于所述信号传感装置远离所述机械臂的末端，所述末端适配器与所述信号传感装置之前通过所述第二连接件连接，所述信号传感装置与所述机械臂的末端通过第一连接件连接；所述方法包括：根据所述信号传感装置、所述末端适...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，黄钦，聂勇祥，高浩，谢强，
申请(专利权)人：武汉联影智融医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：