用于实现机器人器械对被动控制器的跟踪的一种装置、计算机实现的方法和计算机程序制造方法及图纸

技术编号:40878205 阅读:22 留言:0更新日期:2024-04-08 16:48
一种装置,包括:至少一个处理器;以及包括计算机程序代码的至少一个存储器,至少一个存储器和计算机程序代码配置成利用至少一个处理器来导致该装置:从被动控制器接收控制命令,被动控制器配置成远程控制具有多个关节和末端执行器的机器人器械,控制命令定义末端执行器的期望姿态;基于控制命令而使用逆向运动学算法来确定多个关节中每个的关节参数,以使末端执行器能够在受约束环境内尽可能接近地模拟期望姿态,其中逆向运动学算法配置成:使用第一关节参数集作为初始条件来运算末端执行器的姿态;将运算出的姿态与期望姿态比较以确定跟踪误差;针对一个或多个不同的关节参数集重新迭代运算步骤和比较步骤;以及,仅在该跟踪误差小于与末端执行器的当前姿态相关联的跟踪误差的情况下,才将具有最小跟踪误差的运算出的姿态识别为全局解,否则将当前姿态识别为全局解;并且其中,该装置进一步配置成:如果具有最小跟踪误差的运算出的姿态被识别为全局解,则生成马达命令,以根据与全局解相关联的关节参数集而重新配置多个关节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术总体上涉及远程控制的机器人系统,且特别是用于实现机器人器械对被动控制器的跟踪的一种装置、相关联的方法和计算机程序。


技术介绍

1、远程控制的机器人系统可用于多种应用,特别是人体进入、安全或两者都受限制的应用。例如,远程控制的机器人系统可用于微创手术,其中进入待手术部位的通道被限制于自然腔道和/或小切口。人手太大而无法进入这样的区域,因此可以改为使用由外科医生远程控制的小型机器人。远程控制的机器人系统还用于可以从安全距离远程操作机器人的军事应用中,诸如炸弹处置。

2、自此,本专利技术主要关于手术机器人系统来描述。然而这仅仅为了示范性目的,并不排除本专利技术在其它领域中的应用。

3、已知的远程控制手术机器人系统包括控制器和机器人器械,其中用户可以通过操纵控制器来向机器人器械发出命令。已知的控制器包括基座、耦合到基座并包括多个关节(例如可旋转关节或棱柱关节)的可铰接臂、以及耦合到可铰接臂并可通过关节运动相对于基座移动的手柄。已知的机器人器械包括基座、耦合到基座并包括多个关节的可促动臂、以及耦合到可促动臂并可通过关节运动相对于基座本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种装置,包括:

2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述不同的关节参数集被随机地选择。

3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述逆向运动学算法配置成重新迭代所述运算步骤和比较步骤,直到预定时间限制已到期或直到已满足预定终端约束。

4.根据任一前述权利要求所述的装置,其中,所述逆向运动学算法包括预定位置限制,以能够运算满足所述机器人器械的位置约束的所述末端执行器的部分受约束姿态。

5.根据权利要求4所述的装置,其中,所述逆向运动学算法还包括预定速度限制,以能够运算满足所述机器人器械的位置约束和速度约束两者的所述末端执行器的受约束姿态...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种装置,包括:

2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述不同的关节参数集被随机地选择。

3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述逆向运动学算法配置成重新迭代所述运算步骤和比较步骤,直到预定时间限制已到期或直到已满足预定终端约束。

4.根据任一前述权利要求所述的装置,其中,所述逆向运动学算法包括预定位置限制,以能够运算满足所述机器人器械的位置约束的所述末端执行器的部分受约束姿态。

5.根据权利要求4所述的装置,其中,所述逆向运动学算法还包括预定速度限制,以能够运算满足所述机器人器械的位置约束和速度约束两者的所述末端执行器的受约束姿态。

6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述逆向运动学算法配置成分开地应用所述预定位置限制和预定速度限制,以能够运算所述末端执行器的受约束姿态和部分受约束姿态两者。

7.根据任一前述权利要求所述的装置,其中,所述被动控制器和机器人器械具有在相应的控制工作空间和器械工作空间内的移动自由度,且其中所述控制工作空间被映射到所述器械工作空间,以允许当所述被动控制器在所述控制工作空间内移动时,所述机器人器械的姿态跟踪所述被动控制器的姿态。

8.根据从属于权利要求6时的权利要求7所述的装置,其中,所述被动控制器包括解锁机构,所述解锁机构配置成继跟踪中断后,重启启动所述机器人器械姿态到所述被动控制器姿态的跟踪,且其中所述解锁机构的激活导致所述装置:

9.根据权利要求8所述的装置,其中,如果所述部分受约束姿态不满足所述机器人器械的所述速度约束,则所述装置配置成:

10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述装置配置成当所述被动控制器的所述姿...

【专利技术属性】
技术研发人员:马尔戈札塔·卡梅杜拉张林刘晋东
申请(专利权)人:普锐医疗有限公司
类型:发明
国别省市:

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