一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统及方法，包括主从控制台、主从动作跟随模块、从主位姿映射模块和系数调整模块，主从动作跟随模块使得从端机器人的末端跟随主端机器人的末端同步移动，从主位姿映射模块用于修正主端机器人的位姿和从端机器人的位姿之间的偏差，系数调整模块的操作端通过感受操作人员输出的作用力的变化以修改主从跟随系数，同时向操作人员反馈线性变化的反向作用力，使得操作人员能够通过触觉感受主从跟随系数，在自由空间中调大主从跟随系数，以实现从端机器人的大范围快速移动，在执行手术作业时调小主从跟随系数，以实现从端机器人的小范围精细运动。围精细运动。围精细运动。

【技术实现步骤摘要】
一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及机械手的程序控制系统领域，具体涉及一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统及方法。

技术介绍

[0002]医护人员在操作主手执行穿刺手术时，通常希望主从动作跟随有着不同的映射比例，例如，在操作从端机器人的末端靠近患者时，需要较大的映射比例，以使得医生能够毫不费力地移动从端机器人的末端。
[0003]然而在操作从端机器人的末端瞄准病灶、执行穿刺或者电切时，需要较小的映射比例，以使得医生能够更高精度地移动从端机器人的末端，降低操作的难度和手抖的影响。
[0004]CN115338869A一种主从异构型遥操作系统的主从控制方法及系统公开了能够调整“主从映射系数”的技术方案，已“主从映射系数”的技术方案，以使得医生能够根据需要调整从端机器人的末端的运动幅度。
[0005]但是，在修改主从映射系数之后执行手术操作时有着自身的缺陷，主从映射系数与1之间的偏差越大，主端机器人和从端机器人之间的位姿偏差就越大，多个操作步骤之后，医生已经难以通过手感掌握从端机器人末端的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统，其特征在于，包括：主从控制台，用于切换主端机器人与多个从端机器人中的任一者的主从动作跟随和从主位姿映射的连接；主从动作跟随模块，用于获取主端机器人末端的笛卡尔空间速度和角速度，然后将获取的数据乘以主从跟随系数，映射至从端机器人的末端，使得从端机器人的末端跟随主端机器人的末端同步移动；从主位姿映射模块，用于在主从动作跟随模块停止工作时，或者在主从控制台切换主端机器人与从端机器人的连接时，将从端机器人的位姿映射至主端机器人，以修正主端机器人的位姿和从端机器人的位姿之间的偏差；其中，主从动作跟随模块内置有：系数调整模块；系数调整模块用于供操作人员根据从端机器人的工况修改主从跟随系数，在自由空间中调大主从跟随系数，以实现从端机器人的大范围快速移动，在执行手术作业时调小主从跟随系数，以实现从端机器人的小范围精细运动；系数调整模块包括至少一操作端，操作端安装在操作人员在操作主端机器人末端的同时能够接触的位置，操作端通过感受操作人员输出的作用力的变化以修改主从跟随系数，并且在主从跟随系数改变时向操作人员反馈线性变化的反向作用力，使得操作人员能够通过触觉感受主从跟随系数。2.根据权利要求1所述的一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统，其特征在于，系数调整模块包括：踏板（62）和角度传感器（66）；所述踏板（62）用于被操作人员踩踏，所述角度传感器（66）用于检测所述踏板（62）被踩踏的力度或者被踩踏后的角位移；主从动作跟随模块根据踏板（62）被踩踏的力度或者被踩踏后的角位移修改主从跟随系数，以使得操作人员能够通过踩踏踏板（62）来实现从端机器人的大范围快速移动或者小范围精细运动。3.根据权利要求2所述的一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统，其特征在于，系数调整模块还包括：底板（61）、铰链（63）和弹性件（65）；所述底板（61）和所述踏板（62）通过所述铰链（63）转动连接，所述弹性件（65）的两端分别连接所述底板（61）和所述踏板（62），所述弹性件（65）用于向所述踏板（62）提供使其向上摆动的弹力。4.根据权利要求3所述的一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统，其特征在于，系数调整模块还包括：棘轮机构（64）；所述棘轮机构（64）安装在所述铰链（63）上，所述棘轮机构（64）用于限制所述铰链（63）的旋转，以使得所述踏板（62）只能单向向下摆动，并且所述踏板（62）转动至最低角度时能够反向回转至最高角度。5.根据权利要求2所述的一种穿刺手术机器人的精密主从控制系统，其特征在于，系数调整模块还包括：底板（61）、铰链（63）、电机和压力传感器；所述底板（61）和所述踏板（62）...

【专利技术属性】
技术研发人员：章小平，董为，吴志刚，张辉，张旭明，曹琪，梁华庚，史健，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：