一种应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法技术

应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，包括：(1)确定机械臂冗余自由度θ<subgt;r</subgt;；(2)确定优化指标(3)确定当前末端目标位姿T<subgt;t</subgt;；(4)解算T<subgt;t</subgt;对应的关节角位置；(5)确定当前冗余自由度的位置；(6)滤波，使θ<subgt;r</subgt;运动平滑，得到θ<subgt;r,t,fil</subgt;；(7)修正当前周期的关节角位置θ<subgt;t</subgt;；(8)机械臂运动到θ<subgt;t</subgt;。该方法将机械臂运动控制中的指标优化动作完全集中于冗余自由度的运动，机械臂其他关节在指标优化时只根据运动学做配合运动，从而彻底激活了冗余自由度的运动，大幅提高了冗余机械臂的运动控制性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器械及自动控制，具体涉及一种应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法。

技术介绍

1、机械臂是主从操作式手术机器人的核心部件，主从操作式手术机器人由主端控制台发出运动指令，控制从端机械臂的运动，实现切割、止血等手术操作。

2、目前市场上有比较成熟的医疗机械臂产品，如库卡公司生产的lbr med 7r800医疗机械臂。因为机械臂末端的手术工具在空间中平移和转动，一共有6个自由度，机械臂完成灵活的手术操作动作至少需要有6个关节自由度。更为高级的机械臂具有超过6个关节自由度，即具有冗余自由度。比如lbr med 7r800有7个关节自由度，即具有1个冗余自由度。

技术实现思路

1、冗余自由度在理论上可以使机械臂能够在实现末端手术工具的指定位姿的同时，完成另一些指定的优化指标，从而使机械臂能够更加灵活、运动范围更大、躲避障碍物等等。但是，目前在实践中并未见到对冗余自由度机械臂效果显著的运动控制方法，所见到的方法或者是固定机械臂的冗余自由度，完全放弃实现额外优化指标；或者是冗余自由度只能很本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：(1)确定机械臂冗余自由度θr；(2)确定优化指标(3)确定当前末端目标位姿Tt；(4)解算Tt对应的关节角位置；(5)确定当前冗余自由度的位置；(6)滤波，使θr运动平滑，得到θr,t,fil；(7)修正当前周期的关节角位置θt；(8)机械臂运动到θt。

2.根据权利要求1所述的应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述步骤(1)确定机械臂冗余自由度θr包括：

3.根据权利要求1所述的应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述步骤(2)确定优化指标包括：除...

【技术特征摘要】

1.一种应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述方法包括：(1)确定机械臂冗余自由度θr；(2)确定优化指标(3)确定当前末端目标位姿tt；(4)解算tt对应的关节角位置；(5)确定当前冗余自由度的位置；(6)滤波，使θr运动平滑，得到θr,t,fil；(7)修正当前周期的关节角位置θt；(8)机械臂运动到θt。

2.根据权利要求1所述的应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述步骤(1)确定机械臂冗余自由度θr包括：

3.根据权利要求1所述的应用于手术机器人的冗余机械臂运动控制方法，其特征在于，所述步骤(2)确定优化指标包括：除了完成末端位姿任务之外，对冗余机械臂规定额外的优化指标，用表示；是机械臂关节角向量θ的函数；将的优化方向设置成最小化方向，即的值越小，表明指标越优秀，优化的目的是让最小化。

4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉忠，陈鹏，朱文瀚，
申请(专利权)人：北京科鹏医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：