本发明专利技术提供一种用于手术机器人主操作手的力反馈方法及装置，其中所述用于手术机器人主操作手的力反馈方法包括：获取手术机器人主操作手的第一力反馈数据及场景数据；基于场景数据，生成手术机器人主操作手对应的虚拟保护域；基于第一力反馈数据及虚拟保护域，利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据；向力反馈设备控制器发送第一指令，第一指令用于指示力反馈设备控制器基于目标力反馈数据对手术机器人主操作手进行控制。通过上述方法，虚拟保护域的设计可以完成针对手术机器人主操作手拉力或斥力力场的构建，从而可以将触觉反馈到手术机器人主操作手，使医生能够真实地感觉到力的反馈效果，避免人体组织损伤。避免人体组织损伤。避免人体组织损伤。
【技术实现步骤摘要】
用于手术机器人主操作手的力反馈方法及装置
[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种用于手术机器人主操作手的力反馈方法及装置。
技术介绍
[0002]现阶段复杂精细的外科手术操作对医生的手术技能提出了很高的要求，视觉与触觉交互技术在手术操作中已经成为研究热点。
[0003]相关技术中，由于手术机器人主操作手的操作空间有限，在缺乏触觉反馈的情况下，医生在手术过程中可能会无意识地过度操作移动手术机器人主操作手而导致其末端尖锐的手术器械意外碰伤病灶周围其他一些脆弱的器官组织，对其造成手术二次伤害，严重情况下甚至可能危及病人生命。
[0004]因此，如何将触觉反馈到手术机器人主操作手，使医生能够真实地感觉到力的反馈效果，避免人体组织损伤是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种用于手术机器人主操作手的力反馈方法及装置。
[0006]本专利技术提供一种用于手术机器人主操作手的力反馈方法，包括：
[0007]获取手术机器人主操作手的第一力反馈数据及场景数据；所述第一力反馈数据包括施加在所述手术机器人主操作手的力的大小及方向；所述场景数据包括所述手术机器人主操作手的位置参数及姿态参数；
[0008]基于所述场景数据及预设虚拟保护域参数，生成所述手术机器人主操作手对应的虚拟保护域；所述虚拟保护域参数用于辅助生成所述虚拟保护域；所述虚拟保护域为所述手术机器人主操作手生成拉力或斥力的区域；
[0009]基于所述第一力反馈数据及所述虚拟保护域，利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据；
[0010]向所述力反馈设备控制器发送第一指令，所述第一指令用于指示所述力反馈设备控制器基于所述目标力反馈数据控制所述手术机器人主操作手在所述虚拟保护域内生成拉力或斥力。
[0011]可选地，所述虚拟保护域是以所述手术机器人主操作手与人体组织的接触点为球心的球形区域；所述虚拟保护域以所述手术机器人主操作手接触的人体组织表面为分割平面，分为第一虚拟保护域和所述第二虚拟保护域；
[0012]所述第一虚拟保护域包括所述手术机器人主操作手未接触到人体组织表面的情况下生成的虚拟保护域；
[0013]所述第二虚拟保护域包括所述手术机器人主操作手接触到人体组织表面的情况下生成的虚拟保护域。
[0014]可选地，所述预设虚拟保护域参数包括以下至少一项：
[0015]虚拟保护域半径R；
[0016]斥力部分层叠高度增量Δh；
[0017]接触表面半径增量Δr；
[0018]整体球面半径增量ΔR；
[0019]两接触点点位移距离L；
[0020]虚拟保护域间隔ΔL；
[0021]两接触点平面沿法向夹角θ。
[0022]可选地，在所述利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据之后，所述方法还包括：
[0023]基于所述手术机器人主操作手末端的第一谐振频率，和/或所述目标力反馈数据的第二谐振频率，判断所述目标力反馈数据是否存在谐振；
[0024]在所述目标力反馈数据存在谐振的情况下，基于谐振标志位对所述目标力反馈数据进行调整；所述谐振标志位为检测到所述目标力反馈数据存在谐振时指示的位置。
[0025]可选地，所述方法还包括：
[0026]实时获取所述手术机器人主操作手各连杆的质心；
[0027]基于各所述质心，实时计算所述手术机器人主操作手末端的重力值；
[0028]基于所述重力值对所述手术机器人主操作手的各连杆进行重力补偿。
[0029]可选地，所述获取手术机器人主操作手的第一力反馈数据及场景数据，包括：
[0030]获取所述手术机器人主操作手的原始力反馈数据及原始场景数据；
[0031]将所述原始力反馈数据及所述原始场景数据输入预设输入接口进行处理，得到所述第一力反馈数据及所述场景数据。
[0032]可选地，所述向所述力反馈设备控制器发送第一指令，包括：
[0033]将所述目标力反馈数据输入预设输出接口进行处理，生成所述第一指令；
[0034]向所述力反馈设备控制器发送所述第一指令。
[0035]可选地，所述方法还包括：
[0036]向显示设备发送第二指令；所述第二指令用于指示所述显示设备显示目标信息；所述目标信息包括用于反映所述目标力反馈数据的信息及人体组织相关信息中至少一项。
[0037]本专利技术还提供一种用于手术机器人主操作手的力反馈装置，包括：
[0038]第一获取模块，用于获取手术机器人主操作手的第一力反馈数据及场景数据；所述第一力反馈数据包括施加在所述手术机器人主操作手的力的大小及方向；所述场景数据包括所述手术机器人主操作手的位置参数及姿态参数；
[0039]第一生成模块，用于基于所述场景数据及预设虚拟保护域参数，生成所述手术机器人主操作手对应的虚拟保护域；所述虚拟保护域参数用于辅助生成所述虚拟保护域；所述虚拟保护域为所述手术机器人主操作手生成拉力或斥力的区域；
[0040]第二生成模块，用于基于所述第一力反馈数据及所述虚拟保护域，利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据；
[0041]第一发送模块，用于向所述力反馈设备控制器发送第一指令，所述第一指令用于指示所述力反馈设备控制器基于所述目标力反馈数据控制所述手术机器人主操作手在所述虚拟保护域内生成拉力或斥力。
[0042]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述用于手术机器人主操作手的力反馈方法。
[0043]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，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述用于手术机器人主操作手的力反馈方法。
[0044]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述用于手术机器人主操作手的力反馈方法。
[0045]本专利技术提供的用于手术机器人主操作手的力反馈方法及装置，基于手术机器人主操作手的场景数据及预设虚拟保护域参数，生成针对手术机器人主操作手具有拉力或斥力的虚拟保护域；然后基于第一力反馈数据及虚拟保护域，利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据；由于目标力反馈数据是基于第一力反馈数据及虚拟保护域生成，因此虚拟保护域的设计可以完成针对手术机器人主操作手拉力或斥力力场的构建；在生成目标力反馈数据的情况下，向力反馈设备控制器发送第一指令，以使力反馈设备控制器基于目标力反馈数据控制手术机器人主操作手在虚拟保护域内生成拉力或斥力，从而可以将触觉反馈到手术机器人主操作手，使医生能够真实地感觉到力的反馈效果，避免人体组织损伤。
附图说明
[0046]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一简单地介绍，显而易见地，下面描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于手术机器人主操作手的力反馈方法，其特征在于，包括：获取手术机器人主操作手的第一力反馈数据及场景数据；所述第一力反馈数据包括施加在所述手术机器人主操作手的力的大小及方向；所述场景数据包括所述手术机器人主操作手的位置参数及姿态参数；基于所述场景数据及预设虚拟保护域参数，生成所述手术机器人主操作手对应的虚拟保护域；所述虚拟保护域参数用于辅助生成所述虚拟保护域；所述虚拟保护域为所述手术机器人主操作手生成拉力或斥力的区域；基于所述第一力反馈数据及所述虚拟保护域，利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据；向所述力反馈设备控制器发送第一指令，所述第一指令用于指示所述力反馈设备控制器基于所述目标力反馈数据控制所述手术机器人主操作手在所述虚拟保护域内生成拉力或斥力。2.根据权利要求1所述的用于手术机器人主操作手的力反馈方法，其特征在于，所述虚拟保护域是以所述手术机器人主操作手与人体组织的接触点为球心的球形区域；所述虚拟保护域以所述手术机器人主操作手接触的人体组织表面为分割平面，分为第一虚拟保护域和所述第二虚拟保护域；所述第一虚拟保护域包括所述手术机器人主操作手未接触到人体组织表面的情况下生成的虚拟保护域；所述第二虚拟保护域包括所述手术机器人主操作手接触到人体组织表面的情况下生成的虚拟保护域。3.根据权利要求2所述的用于手术机器人主操作手的力反馈方法，其特征在于，所述预设虚拟保护域参数包括以下至少一项：虚拟保护域半径R；斥力部分层叠高度增量Δh；接触表面半径增量Δr；整体球面半径增量ΔR；两接触点点位移距离L；虚拟保护域间隔ΔL；两接触点平面沿法向夹角θ。4.根据权利要求1至3任一项所述的用于手术机器人主操作手的力反馈方法，其特征在于，在所述利用阻抗控制算法生成目标力反馈数据之后，所述方法还包括：基于所述手术机器人主操作手末端的第一谐振频率，和/或所述目标力反馈数据的第二谐振频率，判断所述目标力反馈数据是否存在谐振；在所述目标力反馈数据存在谐振的情况下，基于谐振标志位对所述目标力反馈数据进行调整；所述谐振标志位为检测到所述目标力反馈数据存在谐振时指示的位置。5.根据权利要求1至3任一项所述的用于手术机器人主操作手的力反馈方法，其特征在于，所述方法还包括：实时获取所述手术机器人主操作手各连杆的质心；基于各所述质心，实时计算所述手术机器人主操作手末端的重力值；
基于所述重力值对所述手术机器人主操作手的各连杆进行重...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文达，刘宏斌，陈健，
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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