【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，尤其涉及一种被动操作臂rcm几何投影定位方法。
技术介绍
1、目前，医疗机器人具有多关节、特征模块化固有特点。如图1所示，医疗机器人包括：
2、基座1：包含用于定位和运输的手术平台装置、患者手术平台电子设备和接头面板；
3、中心柱2：中心柱向上或向下移动吊杆4；
4、吊杆4：吊杆4是器械臂的可调整旋转支撑结构；
5、第一旋转结构3、第二旋转结构5：其中所述第一旋转结构3连接在所述中心柱2与吊杆4之间，所述第二旋转结构5连接在所述吊杆4与被动操作臂6之间；
6、被动操作臂6：被动操作臂6由若干连杆组成；
7、不动点(rcm)11：与被动操作臂存在固定距离姿态约束关系；
8、可控臂件装置(7-10、12)：患者手术平台臂件，可操作该器械向期望位姿移动。
9、随着医疗行业体系逐步完善，利用多关节医疗机器人辅助医务工作者进行手术的技术取得了快速发展。实际上，医疗机器人不仅可以帮助医务工作者进行一系列医疗诊断和辅助治疗，还可以有效缓解医疗资源短缺的问题。但是目前存在医生操持医疗器械与患者工作台配准定位困难的问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种被动操作臂rcm几何投影定位方法。
2、为了实现上述目的，本申请提出了一种被动操作臂rcm几何投影定位方法，包括以下步骤：
3、步骤1、确定组成被动操作臂的连杆数量，将连杆数量
4、步骤2、第1连杆相较于自身的初始状态可能会发生偏离，形成偏离角度，随动的第2连杆只执行平移运动；根据第1连杆相较于自身的初始状态是否发生偏离，分别求解不动点rcm的平面投影位置；
5、步骤3、第1连杆以及第3连杆相较于自身的初始状态可能会发生偏离，形成偏离角度，随动的第2连杆以及虚拟连杆只执行平移运动，所述虚拟连杆指第三连杆与不动点之间的连线；根据第1连杆以及第3连杆相较于自身的初始状态是否发生偏离，分别求解不动点rcm的平面投影位置；
6、步骤4、当n＞3时，设n个连杆拆分为nr个基模块，其中{n＝2}基模块为n2个，{n＝3}基模块的个数为nr-n2，n＝2·n2+3·(nr-n2)＝3nr-n2，基于基模块总数越少越好操控的原则，即s.t.min{nr}，利用n＝3nr-n2，求n2的最小值；结合步骤2中{n＝2}基模块不动点rcm的平面投影位置求解、以及步骤3中{n＝3}基模块不动点rcm的平面投影位置求解，能够求解出n2个{n＝2}基模块和nr-n2个{n＝3}基模块组合状态下，不动点rcm的平面投影位置。
7、在一些实施例中，所述步骤2具体包括以下情况：
8、当n＝2时，且第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时，记作此时不动点rcm的平面投影位置其中a2表示第2连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α2表示第2连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第2连杆延长线的夹角，以上参数均为已知量；
9、当n＝2时，且第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离时，记作，此时不动点rcm的平面投影位置其中
10、a1表示第1连杆的长度，a2表示第2连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α2表示第2连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第2连杆延长线的夹角；表示第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离的偏离角度，即αd，1表示第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，以上参数均为已知量。
11、在一些实施例中，所述步骤3具体包括以下情况：
12、当n＝3时，且第1连杆和第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时，记作此时不动点rcm的平面投影位置其中z33＝cos(z32+α3)，α1表示第1连杆的长度，α2表示第2连杆的长度，α3表示第3连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α3表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第3连杆延长线的夹角，以上参数均为已知量；
13、当n＝3时，且第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离，第3连杆相较于自身的初始状态发生偏离时，记作此时不动点rcm的平面投影位置其中z44＝cos z43，z48＝cos(αd，3+z43-z46)，a1表示第1连杆的长度，α2表示第2连杆的长度，a3表示第3连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α2表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆与第2连杆延长线的夹角，α3表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第3连杆延长线的夹角，表示第3连杆相较于自身的初始状态发生偏离的偏离角度，即，αd，3表示第3连杆相较于自身的初始状态发生偏离时第3连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第3连杆延长线的夹角，，以上参数均为已知量；
14、当n＝3时，且第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离，第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时，记作此时不动点rcm的平面投影位置其中
15、z57＝cos(α3+z56)，a1表示第1连杆的长度，a2表示第2连杆的长度，a3表示第3连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α2表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆与第2连杆延长线的夹角，α3表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆的末端与不动点rcm之间的连线与第3连杆延长线的夹角，表示第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离的偏离角度，即αd，1表示第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，以上参数均为已知量；
16、当n＝3时，且第1连杆相较于自身的初始状态发生偏离，第3连杆相较于自身的初始状态发生偏离时，记作此时不动点rcm的平面投影位置其中z64＝cos z63，a1表示第1连杆的长度，a2表示第2连杆的长度，a3表示第3连杆的长度，r表示第n连杆的末端到不动点rcm的长度，α1表示第1连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第2连杆与第1连杆延长线的夹角，α2表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆与第2连杆延长线的夹角，α3表示第3连杆相较于自身的初始状态不发生偏离时第3连杆的末端与不动点rcm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种被动操作臂RCM几何投影定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的被动操作臂RCM几何投影定位方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下情况：
3.根据权利要求1所述的被动操作臂RCM几何投影定位方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下情况：
【技术特征摘要】
1.一种被动操作臂rcm几何投影定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的被动操作臂rcm几何投影定位方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐启敏，王炳强，詹世涛，孙峰，
申请(专利权)人：山东威高手术机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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