机器人系统以及控制方法技术方案

本公开涉及机器人领域，公开一种用于机器人系统的控制方法，机器人系统包括多个运动臂，控制方法包括：基于操作命令，确定多个运动臂中的一个或多个目标运动臂的运动方式；确定一个或多个目标运动臂的初始位姿；基于一个或多个目标运动臂的初始位姿和对应于运动方式的运动步长，执行一个或多个运动控制循环，其中，对于每个运动控制循环，确定一个或多个目标运动臂的目标位姿；以及控制一个或多个目标运动臂向目标位姿运动。以使目标运动臂能够精确、快速、安全地到达目标位姿，从而实现高效安全的手术术前准备。全的手术术前准备。全的手术术前准备。

【技术实现步骤摘要】
机器人系统以及控制方法


[0001]本公开涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人系统以及控制方法。

技术介绍

[0002]腹腔镜手术是被广泛运用的手术形式，具有创口小等优势。近年来，手术机器人使用运动臂实现更高稳定性和精确性的外科手术。手术中，运动臂将手术器械通过戳卡送入体内(例如人类或动物)的手术部位，实施外科手术。
[0003]目前，使用手术机器人实现的手术过程主要包括术前定位、术中操作和术后整理。在术前，通常需要由手术助理(例如助理医生或护师)根据手术类型及手术位姿将运动臂调整到合适的位姿，将运动臂与戳卡固定连接，然后在运动臂的末端设置手术器械，以使手术器械通过戳卡进入体内。运动臂的运动既可以由手术助理从其远端 (即靠近患者端处)手动调整，也可以由手术助理或医生通过操作在运动臂近端(即靠近医生控制端处)的控制装置来进行控制。然而，由于运动臂可能体积和重量较大，存在稳定性问题和碰撞风险，尤其在单孔手术中。因此，运动臂调整复杂且耗时。类似地，在术中、术后，运动臂的调整都存在以上问题。

技术实现思路

[0004]在一些实施例中，一种用于机器人系统的控制方法，所述机器人系统包括多个运动臂，所述控制方法包括：基于操作命令，确定所述多个运动臂中的一个或多个目标运动臂的运动方式；确定所述一个或多个目标运动臂的初始位姿；基于一个或多个所述目标运动臂的初始位姿和对应于运动方式的运动步长，执行一个或多个运动控制循环，其中，对于每个运动控制循环，确定所述一个或多个目标运动臂的目标位姿；以及控制所述一个或多个目标运动臂向所述目标位姿运动。
[0005]在一些实施例中，一种机器人系统，包括：多个运动臂；以及控制装置，所述控制装置被配置成执行本公开中的任一实施例所述的控制方法。
[0006]在一些实施例中，一种计算机可读存储介质，包括一个或多个指令，所述指令由处理器执行以执行本公开中的任一实施例所述的控制方法。
[0007]在一些实施例中，一种计算机系统，包括：存储器，用于存储至少一个指令；以及处理器，被配置为执行所述至少一个指令以执行本公开中的任一实施例所述的控制方法。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅示出本公开的一些实施例，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，还可以根据本公开实施例的内容和这些附图获得其他的实施例。
[0009]图1示出了根据本公开一些实施例的机器人系统的结构框图；
[0010]图2示出了根据本公开一些实施例的机器人系统的立体结构示意图；
[0011]图3示出了根据本公开一些实施例的机器人系统的运动臂的结构示意图；
[0012]图4示出了根据本公开一些实施例的辅助连接装置的局部剖面图；
[0013]图5(a)示出了根据本公开一些实施例的用于机器人系统的控制方法的流程图；
[0014]图5(b)示出了根据本公开一些实施例的每个运动控制循环的控制方法的流程图；
[0015]图6示出了根据本公开一些实施例的机器人系统的另一结构框图；
[0016]图7示出了根据本公开一些实施例的用于确定运动臂的目标位姿的方法的流程图；
[0017]图8示出了根据本公开一些实施例的控制装置的架构示意图。
具体实施方式
[0018]为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。
[0019]在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。在本公开中，定义靠近操作者(例如医生)的一端为近端、近部或后端、后部，靠近手术患者的一端为远端、远部或前端、前部。本领域技术人员可以理解，本公开的实施例可以用于医疗器械或手术机器人，也可以用于其他非医疗装置。
[0020]图1示出了根据本公开一些实施例的机器人系统10的结构框图。如图1所示，机器人系统10可以包括控制装置11以及与控制装置11连接的多个运动臂。在一些实施例中，如图1所示，多个运动臂可以包括第一运动臂12a和第二运动臂12b。控制装置11可以用于控制第一运动臂12a和第二运动臂12b。例如，控制装置11可以调整第一运动臂12a和第二运动臂12b的运动、位姿、相互协调等。在一些实施例中，第一运动臂12a和第二运动臂12b在末端或远端处可以分别包括第一末端臂128a和第二末端臂128b。控制装置11可以控制第一运动臂12a或第二运动臂12b运动，以使第一末端臂128a或第二末端臂128b运动至期望的位置和姿态。
[0021]本公开文本为了便于简要说明，在图1以及后续附图中将示例性机器人系统10 示为包括两个运动臂。但是本领域的技术人应理解，机器人系统10还可以包括三个、四个或更多的运动臂。机器人系统10可以包括手术机器人系统，例如腔镜手术机器人系统。应当理解，机器人系统10还可以包括用于其他领域(例如，制造、机械等等) 的专用或通用机器人系统。
[0022]图2示出了根据本公开一些实施例的机器人系统10的立体结构示意图。如图2 所示，机器人系统10是手术机器人系统，可以包括手术台车13以及设置在手术台车 13上的第一运动臂12a和第二运动臂12b。在一些实施例中，手术台车13可以包括基座131和横梁132。在一些实施例中，第一运动臂12a和第二运动臂12b可以活动设置在横梁132上。应当理解，机器人系统10的多个运动臂也可以设置在多个手术台车上，例如，每个运动臂对应设置在一个手术台车上。或者一个运动臂设置在一个手术台车上，其余多个运动臂设置在另一手术台车上。这些实施例仍落在本公开的保护范围之内。
[0023]在一些实施例中，机器人系统10的每个运动臂(例如第一运动臂12a和第二运动臂12b)可以包括多根连杆以及多个关节。在一些实施例中，每个运动臂的每个关节可以包括电机，用于驱动相应的关节运动，进而带动相应的连杆转动。
[0024]图3示出了根据本公开一些实施例的机器人系统10的运动臂的结构示意图。如图 3所示，第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机器人系统的控制方法，所述机器人系统包括多个运动臂，所述控制方法包括：基于操作命令，确定所述多个运动臂中的一个或多个目标运动臂的运动方式；确定所述一个或多个目标运动臂的初始位姿；基于一个或多个所述目标运动臂的初始位姿和对应于运动方式的运动步长，执行一个或多个运动控制循环，其中对于每个运动控制循环，确定所述一个或多个目标运动臂的目标位姿；以及控制所述一个或多个目标运动臂向所述目标位姿运动。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述运动方式包括运动方向和运动模式，所述运动模式包括：一个或多个目标运动臂移动、旋转或俯仰；或者多个目标运动臂整体移动、整体旋转或整体俯仰。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述运动步长包括在单个运动控制循环中多个目标运动臂的整体运动幅度，所述控制方法还包括：对于每个运动控制循环，基于所述运动步长和当前手术类型或辅助连接装置的构型，确定所述多个目标运动臂的末端的目标位姿；以及基于所述多个目标运动臂的末端的目标位姿，确定所述多个目标运动臂的目标位姿。4.根据权利要求1
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3项中的任一项所述的控制方法，其特征在于，所述操作命令由用户通过用户接口输入。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，响应于不再接收到所述操作命令或接收到停止命令，控制一个或多个所述目标运动臂停止运动。6.根据权利要求1
‑
3项中的任一项所述的控制方法，其特征在于，所述运动步长是预先确定的。7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：对于每个运动控制循环，基于约束关系和所述目标位姿，判断所述一个或多个目标运动臂之间或与其他运动臂之间是否发生干涉。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，响应于所述一个或多个目标运动臂之间或与其他运动臂之间发生干涉，控制所述一个或多个目标运动臂停止运动或者发出警报信息。9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述约束关系包括以下中的至少一项：所述目标运动臂与所述多个运动臂的其他运动臂之间的相对位置顺序关系符合预定的相对位置顺序关系；与所述目标运动臂相关联的预定点和与所述目标运动臂相应的一个或多个运动臂上相关联的预定点之间的距离大于预定的安全距离；与所述目标运动臂相关联的预定线段和与所述目标运动臂相应的一个或多个运动臂上相关联的预定线段之间的距离大于预定的安全距离；或者所述目标运动臂的一个或多个关节的关节值和与所述目标运动臂相应的一个或多个运动臂的相应关节的关节值之间的差值大于预定的安全值。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：对于每个运动控制循环，基于所述运动步长，确定每个目标运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，赵江然，杨皓哲，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：