一种主机械手及手术机器人的运动学模型的计算方法技术

本发明专利技术属于手术机器人的技术领域，公开了一种主机械手及手术机器人的运动学模型的计算方法。解决了现有的手术机器人的主机械手在主从映射关系下计算末端关节的姿态值时较为复杂的问题。一种主机械手的正运动学模型的计算方法，包括使手臂机构的手臂基座关节的坐标系与手腕机构的手腕基座关节的坐标系姿态一致；建立末端关节姿态相对于手腕机构的手腕基座关节的坐标系的齐次变换矩阵。通过使手臂机构的手臂基座关节的坐标系与手腕机构的手腕基座关节的坐标系姿态一致，末端关节姿态通过手腕基座关节的坐标系以及手腕机构上相邻关节的齐次变换矩阵计算即可得出，保证计算精度且简化计算过程，提高手术安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及手术机器人的，尤其涉及一种主机械手及手术机器人的运动学模型的计算方法及其控制方法。

技术介绍

1、目前，手术机器人的发展在医学领域产生了重大的影响，为传统医学带来了技术乃至观念上的根本变革。手术机器人通常包括主机械手以及患者手术手(从机械手)，其中主机械手包括手臂机构和手腕机构，手臂机构和手腕机构具有多个关节，以调整主机械手的位置和姿态。

2、如专利cn110934644a中记载可知，一种7自由度串联微创手术机器人主机械手包括姿态调整机构和位置调整机构，位置调整机构包括肩关节a1、肘关节a2和小臂转动关节a3(也称为手臂机构三关节)，姿态调整机构包括腕关节a4、夹持姿态竖直调整关节a5、夹持姿态水平调整关节a6和夹持手的夹持自由度(也称为手腕机构四关节)，小臂与姿态调整机构在水平向上旋转连接形成腕关节(也称连接结构为位置平动结构)，多个自由度的设置使得主机械手操作更加灵活、准确，所有关节均为主动关节，能够实现主机械手的主动运动及力反馈功能。

3、上述手术机器人进行运动学模型计算时，主机械手通过计算其七个关节的关节角的变本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种主机械手的正运动学模型的计算方法，所述主机械手包括用于位置运动的手臂机构(20)和姿态运动的手腕机构(10)；所述手腕机构(10)包括末端关节(R4)以及与所述手臂机构(20)过渡连接的手腕基座关节(R1)；所述手臂机构(20)包括手臂基座关节(R5)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的主机械手的正运动学模型的计算方法，其特征在于，使所述手臂基座关节(R5)的坐标系与所述手腕基座关节(R1)的坐标系姿态一致，具体包括：

3.根据权利要求2所述的主机械手的正运动学模型的计算方法，其特征在于，使所述手臂基座关节(R5)的坐标系的三轴方向与所述手腕基...

【技术特征摘要】

1.一种主机械手的正运动学模型的计算方法，所述主机械手包括用于位置运动的手臂机构(20)和姿态运动的手腕机构(10)；所述手腕机构(10)包括末端关节(r4)以及与所述手臂机构(20)过渡连接的手腕基座关节(r1)；所述手臂机构(20)包括手臂基座关节(r5)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的主机械手的正运动学模型的计算方法，其特征在于，使所述手臂基座关节(r5)的坐标系与所述手腕基座关节(r1)的坐标系姿态一致，具体包括：

3.根据权利要求2所述的主机械手的正运动学模型的计算方法，其特征在于，使所述手臂基座关节(r5)的坐标系的三轴方向与所述手腕基座关节(r1)的坐标系的三轴方向一致，具体包括：

4.根据权利要求1所述的主机械手的正运动学模型的计算方法，其特征在于，建立所述末端关节(r4)的姿态相对于所述手腕基座关节(r1)的坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建民，张淮锋，董罡，孔康，王炳强，王树新，
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：