一种虚拟手术器械姿态控制方法、设备、介质及程序产品技术

技术编号:46573585 阅读:1 留言:0更新日期:2025-10-10 21:18
本申请提供一种虚拟手术器械姿态控制方法、设备、介质及程序产品,包括:构建虚拟手术器械所在虚拟场景的全局坐标系;获取主控设备的操作端的局部位姿信息,并通过坐标变换关系映射至全局坐标系中,构建对应的末端点位姿;基于末端点位姿,执行逆向运动学求解,确定虚拟手术器械的多个控制参数,多个控制参数包括:虚拟手术器械各关节空间的目标角度参数、关节的姿态、器械的伸长量和不动点的姿态;根据控制参数,控制虚拟手术器械在虚拟场景中进行实时姿态更新,以实现对器械运动状态的同步控制。本发明专利技术通过构建统一的全局坐标系并在其基础上执行逆解计算,提高了姿态解算的稳定性,实现了对虚拟器械姿态的实时更新与精准控制。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及机械控制,特别涉及一种虚拟手术器械姿态控制方法、设备、介质及程序产品


技术介绍

1、随着虚拟现实与人机交互技术的快速发展,虚拟手术模拟器在医学教学、手术培训及术前演练等领域得到广泛应用。该类系统通常采用主从控制架构,医生通过物理控制平台(主控端)对虚拟机械臂或手术器械(从控端)进行远程操作,以实现手术操作的仿真体验。

2、在虚拟手术模拟器中,为实现主控操作端与虚拟器械之间的同步控制,需将主控设备的姿态信息映射至虚拟空间中的目标姿态,并据此驱动虚拟机械臂或手术器械完成实时交互。然而,虚拟器械通常具有限定的运动自由度与姿态约束,若未对主控意图进行适配性解算与可达性校验,则容易出现控制异常、动作不合理等问题。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本申请提供一种虚拟手术器械姿态控制方法、设备、介质及程序产品,至少用以解决现有技术中主控操作与虚拟器械之间的姿态映射不匹配而导致控制异常与动作不合理的问题。

2、为了实现上述目的和其他优点,本申请的一些实施例提供了以下几个方面:...

【技术保护点】

1.一种虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,在构建对应的末端点位姿之后,还包括对所述末端点位姿的匹配约束验证步骤,所述匹配约束验证步骤包括:

3.根据权利要求2所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,触发所述末端点位姿的限幅修正机制,具体包括:

4.根据权利要求1所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,所述虚拟手术器械包括多个依次串联连接的可动关节单元,依主轴方向从基座端至末端依次包括:用于实现末端部件在垂直于主轴方向做俯仰摆动的第一关节、用于实现末端部件在与第一关节正交方...

【技术特征摘要】

1.一种虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,在构建对应的末端点位姿之后,还包括对所述末端点位姿的匹配约束验证步骤,所述匹配约束验证步骤包括:

3.根据权利要求2所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,触发所述末端点位姿的限幅修正机制,具体包括:

4.根据权利要求1所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,所述虚拟手术器械包括多个依次串联连接的可动关节单元,依主轴方向从基座端至末端依次包括:用于实现末端部件在垂直于主轴方向做俯仰摆动的第一关节、用于实现末端部件在与第一关节正交方向做侧摆运动的第二关节以及用于控制夹持器做开合动作的第三关节;

5.根据权利要求1所述的虚拟手术器械姿态控制方法,其特征在于,所述虚拟手术器械包括一旋转组件,用于实现器械本体相对于基座端的轴向旋转,所述旋转组件的目标角度采用角度修正策略进行更新,所述角度修正...

【专利技术属性】
技术研发人员:请求不公布姓名
申请(专利权)人:杭州康基唯精医疗机器人有限公司
类型:发明
国别省市:

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