柔性器械末端的控制方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种柔性器械末端的控制方法、装置、设备和介质。所述方法包括：确定柔性器械末端的可运动空间的极限位置，接收柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令，当柔性器械末端达到可运动空间的极限位置时，根据柔性器械末端的第一当前空间位置和输入指令，将超出可运动空间的极限位置的柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径，控制柔性器械末端，按照修正后的运动路径进行运动，使得对于柔性器械末端控制的过程中出现错误的输入指令后，对柔性器械末端在极限位置的运动路径进行了修正，使得柔性器械末端在极限位置时尽可能保证较好的跟随控制手柄的操控，并且防止出现机械损伤和不可预期的情况，更加安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
柔性器械末端的控制方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及柔性器械末端的控制
，具体涉及一种柔性器械末端的控制方法、一种柔性器械末端的控制装置、一种电子设备、一种可读存储介质。

技术介绍

[0002]医疗器械的准确操作起着至关重要的作用。比如，依照人体自然腔道或操作便利性等因素需主动改变形状的柔性器械，例如内窥镜、多功能通道器等软组织机器人。
[0003]如果控制手柄的输入超出柔性器械末端的机械固有运动范围，可能会导致对机械结构造成不可逆的损伤，甚至会将钢索拉断。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的柔性器械末端的控制方法、柔性器械末端的控制装置、电子设备以及可读存储介质。
[0005]依据本专利技术的一个方面，提供了一种柔性器械末端的控制方法，所述方法包括：确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置；接收所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令；当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述柔性器械末端的第一当前空间位置和输入指令，将超出所述可运动空间的极限位置的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径；控制所述柔性器械末端，按照所述修正后的运动路径进行运动。
[0006]可选地，所述确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：控制所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动，确定所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置；根据所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置，以及所述柔性器械末端的预设空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置。
[0007]可选地，所述控制所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动，确定所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置包括：在所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动过程中，检测所述柔性器械末端的控制电机的运转情况；若所述柔性器械末端在预设运动空间内的运动过程中，所述运转情况出现堵转，则根据所述柔性器械末端的第二当前空间位置，确定所述极限位置；若所述柔性器械末端在所述预设运动空间内的运动过程中，所述运转情况未出现堵转，则将所述预设运动空间对应的极限位置作为所述极限位置。
[0008]可选地，所述根据所述柔性器械末端的第二当前空间位置，确定所述极限位置包括：
若所述第二当前空间位置与所述预设运动空间的极限位置的最小距离小于预设阈值，则将所述第二当前空间位置作为所述极限位置；若所述第二当前空间位置与所述预设运动空间的极限位置的最小距离不小于预设阈值，则上报错误。
[0009]可选地，所述柔性器械末端在工装平面上运动，所述工装平面上安装有陀螺仪，所述工装平面的上方安装有摄像头，在所述确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置之前，所述方法还包括：利用所述陀螺仪和摄像头，采集所述柔性器械末端的多个空间位置样本；根据所述多个空间位置样本，使用最小二乘法进行拟合，以生成所述预设空间模型。
[0010]可选地，所述预设空间模型为椭球的部分空间模型；所述根据所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置，以及所述柔性器械末端的预设空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：根据所述偏航的两个极限位置和所述俯仰的两个极限位置，确定所述柔性器械末端在所述椭球中可到达的位置限制信息；根据所述位置限制信息和所述椭球的部分空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置。
[0011]可选地，所述根据所述偏航的两个极限位置和所述俯仰的两个极限位置，确定所述柔性器械末端在所述椭球中可到达的位置限制信息包括：计算所述偏航的两个极限位置之间的第一距离，以及所述俯仰的两个极限位置之间的第二距离；所述根据所述位置限制信息和所述椭球的部分空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：以所述第一距离的一半和第二距离的一半作为椭圆截面的两个半径，生成椭圆截面公式；其中，所述椭圆截面为所述柔性器械末端在所述椭球上可到达的最大截面；根据所述椭圆截面公式，将所述椭圆截面的边缘点确定为所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置。
[0012]可选地，所述当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述柔性器械末端的第一当前空间位置和输入指令，将超出所述可运动空间的极限位置的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径包括：当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述第一当前空间位置和输入指令，确定所述输入指令对应的运动路径；确定所述输入指令对应的运动路径超出所述可运动空间的极限位置；根据所述输入指令对应的运动路径、第一当前空间位置和可运动空间的极限位置，将所述输入指令对应的运动路径修正，得到修正后的运动路径；其中，所述修正后的运动路径为以所述第一当前空间位置为起点、沿所述可运动空间的极限位置的运动路径，且所述修正后的运动路径与所述输入指令对应的运动路径的方向一致。
[0013]可选地，所述柔性器械末端包括两个，所述柔性器械末端与对应的柔性器械中端连接，所述方法还包括：
获取两个所述柔性器械中端所形成的工作三角区的开合角度；在所述柔性器械末端的运动过程中，获取两个所述柔性器械末端的第三当前空间位置，以及至少一个所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令；根据所述开合角度、两个所述柔性器械末端的第三当前空间位置和至少一个所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令，将具有碰撞风险的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径。
[0014]可选地，所述根据所述开合角度、两个所述柔性器械末端的第三当前空间位置和至少一个所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令，将具有碰撞风险的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径包括：根据所述开合角度，两个所述柔性器械末端的第三当前空间位置和至少一个所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令，确定至少一个所述柔性器械末端在执行所述输入指令的情况下的预测空间位置；根据两个所述柔性器械末端的预测空间位置，或者一个所述柔性器械末端的预测空间位置和另一个所述柔性器械末端的第三当前空间位置，确定两个所述柔性器械末端具有碰撞风险；将具有碰撞风险的至少一个所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径。
[0015]可选地，所述根据两个所述柔性器械末端的预测空间位置，或者一个所述柔性器械末端的预测空间位置和另一个所述柔性器械末端的第三当前空间位置，确定两个所述柔性器械末端具有碰撞风险包括：根据两个所述柔性器械末端的预测空间位置，或者一个所述柔性器械末端的预测空间位置和另一个所述柔性器械末端的第三当前空间位置，确定两个所述柔性器械末端之间的预测相撞点；所述将具有碰撞风险的至少一个所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径包括：若所述预测相撞点位于一个或两个所述柔性器械末端的前端区域，对所述一个或两个所述柔性器械末端的运动路径进行修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性器械末端的控制方法，其特征在于，所述方法包括：确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置；接收所述柔性器械末端对应的控制手柄的输入指令；当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述柔性器械末端的第一当前空间位置和输入指令，将超出所述可运动空间的极限位置的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径；控制所述柔性器械末端，按照所述修正后的运动路径进行运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：控制所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动，确定所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置；根据所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置，以及所述柔性器械末端的预设空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动，确定所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置包括：在所述柔性器械末端分别向偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置进行运动过程中，检测所述柔性器械末端的控制电机的运转情况；若所述柔性器械末端在预设运动空间内的运动过程中，所述运转情况出现堵转，则根据所述柔性器械末端的第二当前空间位置，确定所述极限位置；若所述柔性器械末端在所述预设运动空间内的运动过程中，所述运转情况未出现堵转，则将所述预设运动空间对应的极限位置作为所述极限位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述柔性器械末端的第二当前空间位置，确定所述极限位置包括：若所述第二当前空间位置与所述预设运动空间的极限位置的最小距离小于预设阈值，则将所述第二当前空间位置作为所述极限位置；若所述第二当前空间位置与所述预设运动空间的极限位置的最小距离不小于预设阈值，则上报错误。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述柔性器械末端在工装平面上运动，所述工装平面上安装有陀螺仪，所述工装平面的上方安装有摄像头，在所述确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置之前，所述方法还包括：利用所述陀螺仪和摄像头，采集所述柔性器械末端的多个空间位置样本；根据所述多个空间位置样本，使用最小二乘法进行拟合，以生成所述预设空间模型。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设空间模型为椭球的部分空间模型；所述根据所述偏航的两个极限位置和俯仰的两个极限位置，以及所述柔性器械末端的预设空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：根据所述偏航的两个极限位置和所述俯仰的两个极限位置，确定所述柔性器械末端在所述椭球中可到达的位置限制信息；根据所述位置限制信息和所述椭球的部分空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动
空间的极限位置。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏航的两个极限位置和所述俯仰的两个极限位置，确定所述柔性器械末端在所述椭球中可到达的位置限制信息包括：计算所述偏航的两个极限位置之间的第一距离，以及所述俯仰的两个极限位置之间的第二距离；所述根据所述位置限制信息和所述椭球的部分空间模型，确定所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置包括：以所述第一距离的一半和第二距离的一半作为椭圆截面的两个半径，生成椭圆截面公式；其中，所述椭圆截面为所述柔性器械末端在所述椭球上可到达的最大截面；根据所述椭圆截面公式，将所述椭圆截面的边缘点确定为所述柔性器械末端的可运动空间的极限位置。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述柔性器械末端的第一当前空间位置和输入指令，将超出所述可运动空间的极限位置的所述柔性器械末端的运动路径修正，以得到修正后的运动路径包括：当所述柔性器械末端达到所述可运动空间的极限位置时，根据所述第一当前空间位置和输入指令，确定所述输入指令对应的运动路径；确定所述输入指令对应的运动路径超出所述可运动空间的极限位置；根据所述输入指令对应的运动路径、第一当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎智，张二虎，袁平，
申请(专利权)人：极限人工智能有限公司，
类型：发明
国别省市：