一种连续体机器人灵巧性的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种连续体机器人灵巧性的优化方法，包括建立组织器官的点云地图模型，根据连续体机器人常曲率模型建立连续体机器人正运动学公式，建立连续体机器人可达空间的数学模型，通过计算可达空间在任务空间中的占据比构造连续体机器人的灵巧性指标的数学模型，以连续体机器人的灵巧性指标的数学模型为目标函数对连续体机器人尺寸参数进行优化，使目标函数满足约束条件：连续体机器人末端点到达目标点，与组织器官边缘最小距离大于设定的距离阈值。本发明专利技术确保机器人基于操作任务满足几何约束、解剖约束，提高了连续体机器人的灵巧性，避免了连续体机器人与组织器官的碰撞接触，减少了病患的痛苦。减少了病患的痛苦。减少了病患的痛苦。

【技术实现步骤摘要】
一种连续体机器人灵巧性的优化方法


[0001]本专利技术属于人工智能
，涉及连续体机器人，具体涉及一种连续体机器人灵巧性的优化方法。

技术介绍

[0002]连续体机器人的灵感来自于仿生学，通常由具有低弹性模量的柔性材料制成。连续体机器人可以利用材料的灵活性来改变其自然形状，其形状的改变使机器人能够达到狭窄的空间。
[0003]单孔通路手术(SPAS)、自然孔腔内内窥镜手术和细胞手术是旨在缩短恢复时间、减少健康组织创伤的现代外科手术，连续体机器人可以很好地满足这一要求。一些应用的例子包括脑出血清除、膀胱癌、喉上呼吸道手术，由于具有较高的灵活性和顺应性，连续体机器人可以绕过障碍，进入封闭的环境。因此，它们可用于检测任务、救灾或外科手术。
[0004]大多数连续体机器人使用一个单一的主干来通过执行器，肌腱是塑造连续机器人的常见执行器，如象鼻像多节连续机器人。多骨干连续体机器人其中一个骨干被认为是主要骨干，而其它干被视为次级骨干。同心管机器人是另一种连续体机器人，它以管为骨干，具有小型化的潜力。一个连续体机器人的每个部分的长度必须本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续体机器人灵巧性的优化方法，其特征在于：包括：S1：建立组织器官的点云地图模型，S2：根据连续体机器人常曲率模型建立连续体机器人正运动学公式，S3：建立连续体机器人可达空间的数学模型，S4：通过计算可达空间在任务空间中的占据比构造连续体机器人的灵巧性指标的数学模型，S5：以连续体机器人的灵巧性指标的数学模型为目标函数对连续体机器人尺寸参数进行优化，使目标函数满足约束条件：连续体机器人末端点(x
end
,y
end
)到达目标点P
target
，与组织器官边缘最小距离mindis大于设定的距离阈值。2.根据权利要求1所述的连续体机器人灵巧性的优化方法，其特征在于：在S1中，采用python建立组织器官的点云地图模型。3.根据权利要求2所述的连续体机器人灵巧性的优化方法，其特征在于：建立组织器官的点云地图模型包括：使用CT文件三维重建构造组织器官stl文件，先将stl文件格式转换称为ply格式，通过open3d库生成组织器官边缘信息点云地图。4.根据权利要求1所述的连续体机器人灵巧性的优化方法，其特征在于：在S2中，通过连续体机器人弯曲角度参数代入正运动学公式计算连续体机器人的位姿、连续体机器人头部的位置坐标，常曲率模型为：正运动学模型为：其中：x
n
和y
n
为第n节末端点坐标，n∈(1,N),l1为第一节长度，θ1为第一节弯曲角度，R
m
‑1为第m
‑
1节到第m节的旋转变换矩阵，l
m
为第m节长度，θ
m
′
为第m节与第m
‑
1节的弯曲角度差值。5.根据权利要求1所述的连续体机器人灵巧性的优化方法，其特征在于：在S3中：可达空间的左侧数学模型为：空间的左侧数学模型为：其中，T1,T2和T3分别为对应关节的变换矩阵，θ1,θ2,θ3和θ
i
分别为对应关节的弯曲角度，T为矩阵转置，右侧空间的数学模型由对称性得出。6.根据权利要求1所述的连续体机器人灵...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓若愚，胡尚薇，
申请(专利权)人：同济人工智能研究院苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：