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一种基于主动建模的软镜扭转控制方法及装置制造方法及图纸

技术编号:42204117 阅读:24 留言:0更新日期:2024-07-30 18:49
本申请公开了一种基于主动建模的软镜扭转控制方法及装置,包括:获取当前实际扭转角度、当前目标扭转角度和上一时刻的标称控制值;计算当前目标扭转角度与当前实际扭转角度的差值,得到当前时刻的跟踪误差;PID控制器基于上一时刻的标称控制值与当前时刻的跟踪误差,计算当前时刻的标称控制值;基于当前实际扭转角度及当前模型误差,通过软镜运动的主动模型,预测下一时刻的软镜的末端的扭转角度;基于下一时刻的软镜的末端的扭转角度与下一时刻的目标扭转角度的差值,计算当前时刻的补偿控制值;基于当前时刻的标称控制值和补偿控制值的和,计算当前时刻的实际控制输入的数值,并利用其对软镜进行控制,从而通过主动补偿的方式控制软镜扭转。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及医疗机器人控制,特别涉及一种基于主动建模的软镜扭转控制方法及装置


技术介绍

1、经人体自然腔道内镜手术近年来受到广泛关注,并已应用于各种疾病的诊断和手术中。由于独特的连续肌腱鞘结构,使得软镜在扭转运动中会受到引导鞘内不连续复杂摩擦力等因素的影响,造成操作软镜的手柄端的操作和软镜末端的实际扭转状态产生差异。并且,软镜的驱动机制限制了自身的灵活性和适用性,所以表现出明显的滞后性和死区,这对精确控制软镜的末端部分的位置和方向提出了巨大挑战。

2、为了实现对软镜的末端的精确控制,当前主要是通过对软镜的末端扭转运动的运动学和动力学机理进行分析,以在传统的模型上添加上新的各种影响因子,建立可解释性更强的物理模型。然后,将手柄端的操作指令输入,通过该物理模型进行计算并输出相应的控制量对软镜的末端进行控制。

3、但是由于不同人员的腔道内的情况不同,所以通过固定的物理模型的输出进行控制,未能进行适应性的调整,因此无法保证进行精确控制。并且,现有的方式未考虑到模型本身存在的模型误差,这些误差会降低软镜扭转运动控制的安全性


本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于主动建模的软镜扭转控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取当前实际扭转角度,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于上一时刻的所述标称控制值与当前时刻的所述跟踪误差,通过PID控制器计算得到当前时刻的所述标称控制值,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述当前实际扭转角度以及当前模型误差,通过所述软镜的末端的主动迟滞模型,预测下一时刻的所述软镜的末端的扭转角度,包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于预测到的下一时刻的所述软镜的末端...

【技术特征摘要】

1.一种基于主动建模的软镜扭转控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取当前实际扭转角度,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于上一时刻的所述标称控制值与当前时刻的所述跟踪误差,通过pid控制器计算得到当前时刻的所述标称控制值,包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述当前实际扭转角度以及当前模型误差,通过所述软镜的末端的主动迟滞模型,预测下一时刻的所述软镜的末端的扭转角度,包括:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于预测到的下一时刻的所述软镜的末...

【专利技术属性】
技术研发人员:王翔宇刘冲王鸿鹏韩建达
申请(专利权)人:南开大学
类型:发明
国别省市:

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