本发明专利技术提供一种机器人末端控制方法、装置、电子设备及存储介质，将理论运动轨迹作为指导，通过其上的关键点位置，采用主成分分析法以及对目标机器人的运动学逆解方程的求解，确定出机器人末端的理论运动轨迹对应的实际运动路径，可以通过实际运动路径实现对机器人末端的精准控制，使机器人末端可以按照正确的运动轨迹进行运动，在待操作对象上绘制出理论运动轨迹，进而实现手术辅助效果。进而实现手术辅助效果。进而实现手术辅助效果。
【技术实现步骤摘要】
机器人末端控制方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及智能控制
，尤其涉及一种机器人末端控制方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]颅骨畸形造成的原因有很多，但主要是由先天性颅缝早闭导致的。颅缝早闭是一种颅骨先天发育障碍性疾病，指在婴儿出生前后出现的单一或多个颅缝过早骨化闭合而形成的各种头颅畸形，可伴发或继发慢性颅内压增高，头颅、眼眶、颖骨等的发育异常。严重者可出现一些合并症，如脑积水、颅内高压、小脑扁桃体病，视神经受压、视力减退、斜视等视觉功能障碍。还可因早闭颅缝的不同和严重程度的区别所导致的其它颅面畸形，如眼眶的不对称、眶距过宽等。
[0003]手术治疗颅骨畸形的历史已有百年余之久，从条状的颅骨和颅缝切除术到扩大的全颅大型截骨重塑，以及后来发展的颅缝截骨牵引成骨技术、内镜下颅缝切除联合头盔矫治术，近年来通过机器人辅助医生进行颅骨重塑等重要手术已逐渐成为主流手术方案。
[0004]但是目前，并未出现成熟的技术用以对机器人末端进行控制，导致机器人末端无法按照正确的运动轨迹进行运动，进而导致机器人的辅助效果大大折扣。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种机器人末端控制方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中存在的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种机器人末端控制方法，包括：
[0007]基于待操作对象上的关键点位置，确定所述机器人末端在所述待操作对象上的理论运动轨迹；
[0008]获取所述待操作对象以所述关键点位置为球心的预设空间范围内的目标表面点云数据，并基于主成分分析法，对所述目标表面点云数据进行点云法向量估算，确定所述机器人末端在空间基坐标系中的空间位姿信息；
[0009]基于所述空间位姿信息对所述机器人末端所在的目标机器人的运动学逆解方程进行求解，确定所述目标机器人在运动初始状态以及运动结束状态下各关节的运动学参数；
[0010]基于所述运动学参数确定所述理论运动轨迹对应的实际运动路径，并控制所述机器人末端沿所述实际运动路径进行运动。
[0011]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述基于待操作对象上的关键点位置，确定所述机器人末端在所述待操作对象上的理论运动轨迹，具体包括：
[0012]基于待操作对象上的关键点位置，确定所述待操作对象上的目标二维平面；
[0013]基于激光二维传感器，确定所述待操作对象上与所述目标二维平面对应的所述理论运动轨迹。
[0014]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述基于激光二维传感器，确定所述待操作对象上与所述目标二维平面对应的所述理论运动轨迹，具体包括：
[0015]控制所述激光二维传感器发出的探测激光在所述待操作对象上形成的平面光幕与所述目标二维平面平行，并采集所述探测激光经所述待操作对象反射后得到的反射光束；
[0016]基于所述反射光束，确定所述理论运动轨迹。
[0017]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述基于主成分分析法，对所述目标表面点云数据进行点云法向量估算，确定所述机器人末端在空间基坐标系中的空间位姿信息，具体包括：
[0018]基于总体最小二乘原理，确定所述目标表面点云数据对应的拟合平面的方程，并基于拉格朗日算法，对所述拟合平面的方程进行求解，得到所述拟合平面的法向量；
[0019]基于所述拟合平面的法向量，确定所述机器人末端在所述关键点位置处的姿态信息，并基于所述姿态信息以及所述关键点位置在空间基坐标系中的空间位置，确定所述空间位姿信息。
[0020]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述基于所述空间位姿信息对所述机器人末端所在的目标机器人的运动学逆解方程进行求解，确定所述目标机器人在运动初始状态以及运动结束状态下各关节的运动学参数，具体包括：
[0021]将所述空间位姿信息输入至所述运动学逆解方程，并基于所述目标机器人各关节的运动范围，确定所述运动学参数。
[0022]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述运动学逆解方程基于如下方式确定：
[0023]基于D
‑
H参数模型，确定所述目标机器人的运动学正解方程；
[0024]基于所述运动学正解方程，确定所述运动学逆解方程。
[0025]根据本专利技术提供的一种机器人末端控制方法，所述基于所述运动学参数确定所述理论运动轨迹对应的实际运动路径，具体包括：
[0026]基于多次多项式插值函数，对所述关键点位置进行插值处理，确定所述实际运动路径；
[0027]其中，所述多次多项式插值函数的各项系数基于所述运动学参数确定。
[0028]本专利技术还提供一种机器人末端控制装置，包括：
[0029]理论运动轨迹确定模块，用于基于待操作对象上的关键点位置，确定所述机器人末端在所述待操作对象上的理论运动轨迹；
[0030]位姿信息确定模块，用于获取所述待操作对象以所述关键点位置为球心的预设空间范围内的目标表面点云数据，并基于主成分分析法，对所述目标表面点云数据进行点云法向量估算，确定所述机器人末端在空间基坐标系中的空间位姿信息；
[0031]运动学参数确定模块，用于基于所述空间位姿信息对所述机器人末端所在的目标机器人的运动学逆解方程进行求解，确定所述目标机器人在运动初始状态以及运动结束状态下各关节的运动学参数；
[0032]控制模块，用于基于所述运动学参数确定所述理论运动轨迹对应的实际运动路径，并控制所述机器人末端沿所述实际运动路径进行运动。
[0033]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述机器人末端控制方法的步骤。
[0034]本专利技术还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，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述机器人末端控制方法的步骤。
[0035]本专利技术提供的机器人末端控制方法、装置、电子设备及存储介质，将理论运动轨迹作为指导，通过其上的关键点位置，采用主成分分析法以及对目标机器人的运动学逆解方程的求解，确定出机器人末端的理论运动轨迹对应的实际运动路径，可以通过实际运动路径实现对机器人末端的精准控制，使机器人末端可以按照正确的运动轨迹进行运动，在待操作对象上绘制出理论运动轨迹，进而实现手术辅助效果。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0037]图1是本专利技术提供的机器人末端控制方法的流程示意图；
[0038]图2是本专利技术提供的机器人末端控制方法中采用的D
‑
H坐标系示意图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人末端控制方法，其特征在于，包括：基于待操作对象上的关键点位置，确定所述机器人末端在所述待操作对象上的理论运动轨迹；获取所述待操作对象以所述关键点位置为球心的预设空间范围内的目标表面点云数据，并基于主成分分析法，对所述目标表面点云数据进行点云法向量估算，确定所述机器人末端在空间基坐标系中的空间位姿信息；基于所述空间位姿信息对所述机器人末端所在的目标机器人的运动学逆解方程进行求解，确定所述目标机器人在运动初始状态以及运动结束状态下各关节的运动学参数；基于所述运动学参数确定所述理论运动轨迹对应的实际运动路径，并控制所述机器人末端沿所述实际运动路径进行运动。2.根据权利要求1所述的机器人末端控制方法，其特征在于，所述基于待操作对象上的关键点位置，确定所述机器人末端在所述待操作对象上的理论运动轨迹，具体包括：基于待操作对象上的关键点位置，确定所述待操作对象上的目标二维平面；基于激光二维传感器，确定所述待操作对象上与所述目标二维平面对应的所述理论运动轨迹。3.根据权利要求2所述的机器人末端控制方法，其特征在于，所述基于激光二维传感器，确定所述待操作对象上与所述目标二维平面对应的所述理论运动轨迹，具体包括：控制所述激光二维传感器发出的探测激光在所述待操作对象上形成的平面光幕与所述目标二维平面平行，并采集所述探测激光经所述待操作对象反射后得到的反射光束；基于所述反射光束，确定所述理论运动轨迹。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的机器人末端控制方法，其特征在于，所述基于主成分分析法，对所述目标表面点云数据进行点云法向量估算，确定所述机器人末端在空间基坐标系中的空间位姿信息，具体包括：基于总体最小二乘原理，确定所述目标表面点云数据对应的拟合平面的方程，并基于拉格朗日算法，对所述拟合平面的方程进行求解，得到所述拟合平面的法向量；基于所述拟合平面的法向量，确定所述机器人末端在所述关键点位置处的姿态信息，并基于所述姿态信息以及所述关键点位置在空间基坐标系中的空间位置，确定所述空间位姿信息。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的机器人末端控制方法，其特征在于，所述基于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卫群，侯增广，王溪如，方志杰，胡旭超，宫剑，罗杨宇，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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