机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备。该方法包括：基于机器人的视觉采集设备的视觉坐标系、机器人的轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行标定，得到标定结果，其中，转换关系中包括与膝关节手术需求信息对应的位置信息和/或姿态信息；基于标定结果，确定机器人的目标运动平面；基于目标运动平面，确定膝关节手术需求信息对应的机器人的轴关节的目标位置；控制轴关节运动到目标位置执行截骨操作行为，并在执行截骨操作行为的过程中，响应于轴关节的运动轨迹存在误差，对运动轨迹进行误差处理，得到处理结果。通过本申请解决了机器人进行膝关节手术的准确率低的技术问题。进行膝关节手术的准确率低的技术问题。进行膝关节手术的准确率低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备


[0001]本申请涉及医疗
，具体而言，涉及一种机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备。

技术介绍

[0002]目前，用来进行膝关节手术的机器人多采用七自由度通用型机器人，来实现对截骨平面的确定，然而，采用七自由度通用型机器人实现某种特定工作时，会导致该机器人的工作空间与自动度的有效利用率很低，且由于该机器人体积和质量大，从而会影响膝关节手术室内各类仪器的位置布局，因此，难以满足膝关节手术的实际需求，仍存在机器人进行膝关节手术的准确率低的技术问题。
[0003]针对上述相关技术中机器人进行膝关节手术的准确率低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种机器人的控制方法、装置、处理器及电子设备，以至少解决机器人进行膝关节手术的准确率低的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机器人的控制方法。该方法可以包括：基于机器人的视觉采集设备的视觉坐标系、机器人的轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行标定，得到标定结果，其中，转换关系中包括与膝关节手术需求信息对应的位置信息和/或姿态信息；基于标定结果，确定机器人的目标运动平面，其中，目标运动平面为执行满足膝关节手术需求信息的截骨操作行为的位置所在平面；基于目标运动平面，确定膝关节手术需求信息对应的机器人的轴关节的目标位置，其中，目标位置用于表示执行截骨操作行为时轴关节所处的位置及角度；控制轴关节运动到目标位置执行截骨操作行为，并在执行截骨操作行为的过程中，响应于轴关节的运动轨迹存在误差，对运动轨迹进行误差处理，得到处理结果。
[0006]可选地，在基于标定结果，确定机器人的目标运动平面之后，该方法还包括：在目标运动平面上确定截骨目标位置或视觉坐标系与目标运动平面之间的第一转换关系，其中，截骨目标位置用于表示执行截骨操作行为的位置。
[0007]可选地，基于目标运动平面，确定膝关节手术需求信息对应的机器人的轴关节的目标位置，包括：基于第一转换关系，确定目标运动平面与股骨胫骨标记之间的第一位姿转换矩阵，并基于股骨胫骨标定在视觉坐标系下的位姿关系，其中，第一位姿转换矩阵用于表示目标运动平面与股骨胫骨标记之间的位姿转换关系；基于第一位姿关系矩阵、位姿关系和标定后的轴关节坐标系中的基坐标系与视觉坐标系之间的转换关系，确定目标运动平面在基坐标系上的位置转换矩阵；基于位置转换矩阵，确定目标位置。
[0008]可选地，基于位置转换矩阵，确定目标位置，包括：对位置转换矩阵进行简化处理，得到简化处理后的目标运动平面在基坐标系的平面转换关系；在控制机器人的运动终端到
目标运动平面的过程中，基于正运动学确定平面转换关系的正运动学模型；确定运动终端与目标运动平面重合时正运动学模型的通解；从通解中选取满足预设条件的目标解，其中，目标解用于表征定位到目标位置或目标位置所在目标运动平面时轴关节的角度。
[0009]可选地，从通解中选取满足预设条件的目标解，包括：响应于按照通解中的解，控制机器人进行运动的过程中，不与目标物体发生碰撞干涉，且响应于解不超过轴边界限位，且响应于基于解，运动至目标位置时速度大于等于速度阈值以及消耗能量小于等于能量阈值，确定解为目标解。
[0010]可选地，控制轴关节运动到目标位置执行截骨操作行为，包括：获取轴关节执行截骨操作行为前以及执行截骨操作行为后的始末状态数据；基于始末状态数据，进行目标次数的多项式规划，得到规划模型，其中，规划模型用于对控制机器人运动的轨迹进行规划；将规划模型带入约束条件中，得到规划后的目标运动轨迹；控制轴关节按照目标运动轨迹运动到目标位置。
[0011]可选地，该方法可以包括：基于第二转换关系和机器人的法兰标记与视觉坐标系之间的转换关系，确定机器人的末端工具在视觉坐标系下的实际位置数据，其中，第二转换关系用于表示机器人的末端工具的工具中心点与机器人的轴关节坐标系中的基坐标系之间的转换情况，法兰标记用于部署在机器人的末端工具上；在机器人的显示界面上显示实际位置数据。
[0012]可选地，在执行截骨操作行为的过程中，响应于轴关节的运动轨迹存在误差，对运动轨迹进行误差处理，得到处理结果，包括：在执行截骨操作行为的过程中，获取机器人的末端工具在视觉坐标系下的实际位姿数据，其中，实际位姿数据用于表征运动轨迹；对实际位姿数据与期望位姿数据进行对比，得到对比结果，其中，对比结果用于表示实际位姿数据与期望位姿数据是否相同；响应于对比结果为实际位姿数据与期望位姿数据不同，对实际位姿数据进行误差处理，得到处理结果。
[0013]可选地，响应于对比结果为实际位姿数据与期望位姿数据不同，对实际位姿数据进行误差处理，得到处理结果，包括：基于机器人的旋转轴、旋转角和末端工具的实际平面法向量和期望平面法向量，确定角度误差处理后的旋转矩阵；且基于机器人的期望矩阵与上一循环周期中的误差参数，确定距离误差处理后的位姿下发矩阵，其中，位姿下发矩阵为处理结果。
[0014]可选地，基于机器人的视觉采集设备的视觉坐标系、机器人的轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行标定，得到标定结果，包括：基于视觉坐标系、轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行手眼标定，得到手眼标定结果，且对机器人进行工具标定，得到工具标定结果，其中，标定结果包括手眼标定结果和工具标定结果。
[0015]可选地，基于视觉坐标系、轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行手眼标定，得到手眼标定结果，包括：基于机器人的待标定参数，确定机器人的基座与第一轴关节之间的第一变换矩阵，且确定第一轴关节与第二轴关节之间的第二变换矩阵，且确定第二轴关节与机器人的第三轴关节之间的第三变换矩阵，其中，轴关节包括第一轴关节、第二轴关节和第三轴关节，第一变换矩阵用于表征第一轴关节与基座之间的转换关系，第二变换矩阵用于表征第一轴关节与第二轴关节之间的转换关系，第三变换矩
阵用于表征第二轴关节与第三轴关节之间的转换关系；基于第一变换矩阵、第二变换矩阵和第三变换矩阵，对机器人进行手眼标定，并将手眼标定后的轴关节坐标系中的基坐标系与视觉坐标系之间的转换关系，以及运动终端坐标系与机器人的法兰标记之间的转换关系，确定为手眼标定结果。
[0016]可选地，基于视觉坐标系、轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行工具标定，得到工具标定结果，包括：基于机器人的待标定参数，确定机器人的末端工具的工具中心点与机器人的法兰标记之间的第二转换关系，以及工具中心点与轴关节坐标系中的基坐标系之间的第三转换关系；基于第二转换关系和第三转换关系，对机器人进行工具标定，得到工具标定结果。
[0017]可选地，在基于视觉坐标系、轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对机器人进行手眼标定，得到手眼标定结果，且对机器人进行工具标定，得到工具标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括：基于机器人的视觉采集设备的视觉坐标系、所述机器人的轴关节坐标系和运动终端坐标系三者之间的转换关系，对所述机器人进行标定，得到标定结果，其中，所述转换关系中包括与膝关节手术需求信息对应的位置信息和/或姿态信息；基于所述标定结果，确定所述机器人的目标运动平面，其中，所述目标运动平面为执行满足所述膝关节手术需求信息的截骨操作行为的位置所在平面；基于所述目标运动平面，确定所述膝关节手术需求信息对应的所述机器人的轴关节的目标位置，其中，所述目标位置用于表示执行所述截骨操作行为时所述轴关节所处的位置及角度；控制所述轴关节运动到所述目标位置执行所述截骨操作行为，并在执行所述截骨操作行为的过程中，响应于所述轴关节的运动轨迹存在误差，对所述运动轨迹进行误差处理，得到处理结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述标定结果，确定所述机器人的目标运动平面之后，所述方法还包括：在所述目标运动平面上确定截骨目标位置或所述视觉坐标系与所述目标运动平面之间的第一转换关系，其中，所述截骨目标位置用于表示执行所述截骨操作行为的位置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：基于所述目标运动平面，确定所述膝关节手术需求信息对应的所述机器人的轴关节的目标位置，包括：基于所述第一转换关系，确定所述目标运动平面与股骨胫骨标记之间的第一位姿转换矩阵，并基于所述股骨胫骨标定在所述视觉坐标系下的位姿关系，其中，所述第一位姿转换矩阵用于表示所述目标运动平面与所述股骨胫骨标记之间的位姿转换关系；基于所述第一位姿关系矩阵、所述位姿关系和标定后的所述轴关节坐标系中的基坐标系与所述视觉坐标系之间的转换关系，确定所述目标运动平面在所述基坐标系上的位置转换矩阵；基于所述位置转换矩阵，确定所述目标位置。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述位置转换矩阵，确定所述目标位置，包括：对所述位置转换矩阵进行简化处理，得到所述简化处理后的所述目标运动平面在所述基坐标系的平面转换关系；在控制所述机器人的运动终端到所述目标运动平面的过程中，基于正运动学确定所述平面转换关系的正运动学模型；确定所述运动终端与所述目标运动平面重合时所述正运动学模型的通解；从所述通解中选取满足预设条件的目标解，其中，所述目标解用于表征定位到所述目标位置或所述目标位置所在所述目标运动平面时所述轴关节的角度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从所述通解中选取满足预设条件的目标解，包括：响应于按照所述通解中的解，控制所述机器人进行运动的过程中，不与目标物体发生碰撞干涉，且响应于所述解不超过轴边界限位，且响应于基于所述解，运动至所述目标位置时速度大于等于速度阈值以及消耗能量小于等于能量阈值，确定所述解为所述目标解。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述轴关节运动到所述目标位置执行所述截骨操作行为，包括：获取所述轴关节执行所述截骨操作行为前以及执行所述截骨操作行为后的始末状态数据；基于所述始末状态数据，进行目标次数的多项式规划，得到规划模型，其中，所述规划模型用于对控制所述机器人运动的轨迹进行规划；将所述规划模型带入约束条件中，得到规划后的目标运动轨迹；控制所述轴关节按照所述目标运动轨迹运动到所述目标位置。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于第二转换关系和所述机器人的法兰标记与所述视觉坐标系之间的转换关系，确定所述机器人的末端工具在所述视觉坐标系下的实际位置数据，其中，所述第二转换关系用于表示所述机器人的末端工具的工具中心点与所述机器人的轴关节坐标系中的基坐标系之间的转换情况，所述法兰标记用于部署在所述机器人的末端工具上；在所述机器人的显示界面上显示所述实际位置数据。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行所述截骨操作行为的过程中，响应于所述轴关节的运动轨迹存在误差，对所述运动轨迹进行误差处理，得到处理结果，包括：在执行所述截骨操作行为的过程中，获取所述机器人的末端工具在所述视觉坐标系下的实际位姿数据，其中，所述实际位姿数据用于表征所述运动轨迹；对所述实际位姿数据与期望位姿数据进行对比，得到对比结果，其中，所述对比结果用于表示所述实际位姿数据与所述期望位姿数据是否相同；响应于所述对比结果为所述实际位姿数据与所述期望位姿数据不同，对所述实际位姿数据进行误差处理，得到所述处理结果。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张靖，魏晓晨，李文龙，王远，尹政顺，李文彦，朱海燕，
申请(专利权)人：北京壹点灵动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：