【技术实现步骤摘要】
用于确定可变形机械臂的外部受力方法、计算机设备及机器人系统
[0001]本公开涉及机械领域，尤其涉及一种用于确定可变形机械臂的外部受力的方法、计算机设备及机器人系统。
技术介绍
[0002]可变形机械臂可以用于手术机器人辅助微创外科手术任务。在手术中，操作者(例如，医生)需要获取可变形机械臂所受到的外部作用力(例如，可变形机械臂与人体组织作用所产生的外部作用力)，以根据可变形机械臂所受到的外部作用力进行手术操作。
[0003]通常，可以在可变形机械臂的末端安装力传感器，根据力传感器测量可变形机械臂的外部受力，并将可变形机械臂的外部受力反馈给操作者，指引操作者的手术操作。
[0004]然而，在可变形机械臂的末端安装力传感器来测量可变形机械臂的外部受力至少存在以下技术问题：1)集成困难。力传感器占用空间较大，且需要使用线缆传输信号，医用可变形机械臂或手术工具等器械结构复杂、紧凑，在设计的过程中难以留出力传感器的集成空间。2)成本较高。手术工具往往使用若干次之后便丢弃或回收，而力传感器价格较高，因此难以广泛应用于手...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于确定可变形机械臂的外部受力的方法，包括：获得所述可变形机械臂的形状，所述可变形机械臂包括至少一根结构骨、固定盘以及至少一个间隔盘，所述至少一根结构骨穿过所述至少一个间隔盘并且末端与所述固定盘固定连接；获得所述可变形机械臂的所述至少一根结构骨的驱动信息；以及基于所述可变形机械臂的形状、所述至少一根结构骨的所述驱动信息及所述可变形机械臂的力学模型，确定所述可变形机械臂的外部受力，其中，所述力学模型基于所述可变形机械臂的所述至少一根结构骨在所述可变形机械臂的横截面上的分布以及所述至少一根结构骨的物理特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力学模型包括与所述至少一根结构骨相关的本构关系及力学平衡关系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述本构关系包括内部受力本构关系及内部力矩本构关系，所述内部受力本构关系基于所述至少一根结构骨的剪切拉伸刚度矩阵，所述内部力矩本构关系基于所述至少一根结构骨的弯曲扭转刚度矩阵。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述力学平衡关系包括所述可变形机械臂的受力平衡关系及力矩平衡关系，所述受力平衡关系包括所述至少一根结构骨沿轴向的受力，所述力矩平衡关系包括所述至少一根结构骨沿轴向的力矩。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述受力平衡关系包括：所述可变形机械臂沿轴向在受力处的外部受力与内部受力处于平衡，并且在末端处内部受力平衡；或者所述可变形机械臂沿轴向在末端处的外部受力与内部受力处于平衡。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一根结构骨的力矩是基于所述至少一根结构骨在所述可变形机械臂的横截面上的分布以及所述至少一根结构骨的剪切拉伸刚度矩阵来确定的。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可变形机械臂的力学模型包括所述至少一根结构骨沿轴向的长度变化量与所述至少一根结构骨在所述可变形机械臂的横截面上的分布之间的关系。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：应用所述至少一根结构骨的长度边界条件，所述长度边界条件包括所述至少一根结构骨在末端处的长度等于长度驱动量与长度形变量之和，所述至少一根结构骨的驱动信息包括所述长度驱动量。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：应用所述可变形机械臂在末端的力矩边界条件，所述力矩边界条件包括所述可变形机械臂在末端处的内力矩之和为零。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：基于解析法对所述可变形机械臂的力学模型求解，以确定所述可变形机械臂的外部受力。11.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：基于打靶法对所述可变形机械臂的力学模型求解，以确定所述可变形机械臂的外部受
力。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，基于打靶法对所述可变形机械臂的力学模型求解，以确定所述可变形机械臂的外部受力包括：基于所述可变形机械臂在初始位置处的初始受力和初始力矩、所述至少一根结构骨的长度形变量和驱动信息及所述可变形机械臂的力学模型，确定所述可变形机械臂的计算形状，其中所述驱动信息包括长度驱动量；以及响应于所述计算形状与所获得的形状之差满足误差要求，基于所述初始受力和初始力矩，确定所述可变形机械臂的外部受力。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，基于打...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，陈煜阳，
申请(专利权)人：术锐上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。