【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及触点检测，尤其涉及一种器械设备触点检测方法、装置及系统。
技术介绍
1、触觉是人类最丰富的感官感知之一，在视觉信息不足的情况下，感知接触发生的位置(触点)对操作至关重要。在手术机器人操作医疗器械场景中，例如夹持医用内窥镜、超声探头等刚性医疗器械与病人交互时，需要实时获取病人身体位姿状态。而目前受限于硬件设备，深度视觉传感器的更新频率低，无法及时应对复杂动态的人体环境变化，同时视觉传感器的视野容易被遮挡丢失信息，这些都限制了视觉传感器的使用。因此，模仿人类的触觉感知，从六维力传感器的触觉信息中感知接触发生的位置，对于手术机器人在复杂动态环境中的任务执行非常重要。内在触觉感知技术是根据六维力信息和接触面几何信息计算接触质心的技术，即触点检测。
2、现有技术中触点检测方法主要包括几何法(wrench-axis method)和迭代法(iterative method)，但是几何法只适用于单点接触的情况，当手术机器人运动时，刚性医疗器械与病人身体表面之间的摩擦力会产生局部扭矩，导致几何法无法求解。因此，几何法只适用静态的点接触，应用场景受限。而迭代法需要输入刚性医疗器械外表面的模型方程，而大部分医疗器械外表面都是不规则的，难以建立方程描述，容易引入高次项导致计算复杂度提升，而且无法保证计算结果的准确性。此外，无论是几何法还是迭代法，均存在计算复杂、实时性差的缺陷，无法应用于手术机器人的复杂动态环境。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种器械设备触点检测方法、装置及
2、本专利技术提供一种器械设备触点检测方法，包括：
3、获取器械设备的经面片化的触点检测区域，并对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述触点检测区域的多个面片；所述器械设备与六维力传感器连接；
4、基于所述多个面片在所述六维力传感器的传感器坐标系下的平面方程以及所述多个面片在所述传感器坐标系下的力矩公式，建立检测模型，并基于所述六维力传感器的采集结果，对所述检测模型进行求解，得到所述器械设备在所述多个面片内的初始触点的三维坐标；
5、基于所述三维坐标以及所述多个面片内各点在所述传感器坐标系下的坐标约束，确定所述多个面片内的真实触点。
6、根据本专利技术提供的一种器械设备触点检测方法，所述对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述触点检测区域的多个面片，包括：
7、基于边坍缩算法，对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述多个面片；所述边坍缩算法的代价函数基于所述多个面片中边的长度以及被移除点周围的曲率变化确定。
8、根据本专利技术提供的一种器械设备触点检测方法，所述多个面片在所述传感器坐标系下的力矩公式包括所述多个面片对应于所述传感器坐标系的各维度的子力矩公式；
9、所述子力矩公式用于表征所述多个面片内的触点在对应维度的力矩、受力、力臂以及局部扭矩之间的关系。
10、根据本专利技术提供的一种器械设备触点检测方法，所述基于所述六维力传感器的采集结果，对所述检测模型进行求解，得到所述器械设备在所述多个面片内的初始触点的三维坐标，包括：
11、基于重力补偿算法，对所述采集结果进行校正，得到校正结果；
12、基于所述校正结果，对所述检测模型进行求解，得到所述三维坐标。
13、根据本专利技术提供的一种器械设备触点检测方法，所述基于所述三维坐标以及所述多个面片内各点在所述传感器坐标系下的坐标约束，确定所述多个面片内的真实触点，包括：
14、对于任一面片，若所述任一面片内的初始触点的三维坐标满足所述任一面片对应的坐标约束，则确定所述初始触点为所述任一面片内的真实触点。
15、根据本专利技术提供的一种器械设备触点检测方法，所述器械设备包括医疗器械。
16、本专利技术还提供一种器械设备触点检测装置，包括：
17、面片简化模块，用于获取器械设备的经面片化的触点检测区域，并对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述触点检测区域的多个面片；所述器械设备与六维力传感器连接；
18、模型求解模块，用于基于所述多个面片在所述六维力传感器的传感器坐标系下的平面方程以及所述多个面片在所述传感器坐标系下的力矩公式，建立检测模型，并基于所述六维力传感器的采集结果，对所述检测模型进行求解，得到所述器械设备在所述多个面片内的初始触点的三维坐标；
19、触点检测模块，用于基于所述三维坐标以及所述多个面片内各点在所述传感器坐标系下的坐标约束，确定所述多个面片内的真实触点。
20、本专利技术还提供一种器械设备触点检测系统，包括：六维力传感器以及上述的器械设备触点检测装置；
21、所述六维力传感器安装于器械设备与所述器械设备的控制设备之间，用于对所述器械设备与目标对象接触时的受力信息进行采集，得到采集结果；
22、所述六维力传感器与所述器械设备触点检测装置连接。
23、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的器械设备触点检测方法。
24、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的器械设备触点检测方法。
25、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的器械设备触点检测方法。
26、本专利技术提供的器械设备触点检测方法、装置及系统，该方法通过面片简化的方式确定多个面片，后续针对各面片单独进行操作，由器械设备的复杂高次曲面简化为平面，避免复杂高次曲面方程求解，简化了计算过程。而且，添加了面片内的坐标约束，在三维平面上更容易约束触点位置。此外，通过平面方程以及力矩公式建立的检测模型具有解析解，可以很容易计算出各面片内的初始触点的三维坐标，进而确定各面片内的真实触点，可以提高计算精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种器械设备触点检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述触点检测区域的多个面片，包括：
3.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述多个面片在所述传感器坐标系下的力矩公式包括所述多个面片对应于所述传感器坐标系的各维度的子力矩公式；
4.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述基于所述六维力传感器的采集结果，对所述检测模型进行求解，得到所述器械设备在所述多个面片内的初始触点的三维坐标，包括：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述基于所述三维坐标以及所述多个面片内各点在所述传感器坐标系下的坐标约束，确定所述多个面片内的真实触点，包括：
6.根据权利要求1-4中任一项所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述器械设备包括医疗器械。
7.一种器械设备触点检测装置，其特征在于，包括：
8.一种器械设备触点检测系统，其特征在于，包括：六维力
9.一种电子设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的器械设备触点检测方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的器械设备触点检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种器械设备触点检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述对所述触点检测区域进行面片简化，得到所述触点检测区域的多个面片，包括：
3.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述多个面片在所述传感器坐标系下的力矩公式包括所述多个面片对应于所述传感器坐标系的各维度的子力矩公式；
4.根据权利要求1所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述基于所述六维力传感器的采集结果，对所述检测模型进行求解，得到所述器械设备在所述多个面片内的初始触点的三维坐标，包括：
5.根据权利要求1-4中任一项所述的器械设备触点检测方法，其特征在于，所述基于所述三维坐标以及所述多个面片内各点在所述传感器坐标系下...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹广林，刘宏斌，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。