[發(fā)明專利]手術機器人的坐標系標定、控制的方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811050374.9 | 申請日： | 2018-09-10 |
| 公開（公告）號： | CN109124769B | 公開（公告）日： | 2021-06-04 |
| 發(fā)明（設計）人： | 嚴日明;周朝政;李攀 | 申請（專利權）人： | 上海電氣集團股份有限公司 |
| 主分類號： | A61B34/20 | 分類號： | A61B34/20;A61B34/30;B25J9/16 |
| 代理公司： | 上海弼興律師事務所 31283 | 代理人： | 薛琦;羅朗 |
| 地址： | 200336 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 手術 機器人 坐標系 標定 控制 方法 系統(tǒng) | ||
1.一種手術機器人的坐標系標定方法，其特征在于，所述手術機器人的機械臂端設有力傳感器和末端工具，所述力傳感器和所述末端工具緊貼設置，所述末端工具的中心點系有一已知重量的測量物，所述坐標系標定方法包括：
獲取所述末端工具的末端工具坐標系相對所述手術機器人的機器坐標系的第一姿態(tài)角，所述末端工具坐標系以所述中心點為原點；
根據(jù)所述第一姿態(tài)角將重力轉(zhuǎn)換至所述末端工具坐標系得到第一轉(zhuǎn)換力；
獲取所述力傳感器在受到所述重力作用后在力傳感器坐標系下的檢測力；
根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換力和所述檢測力得到所述力傳感器坐標系相對所述末端工具坐標系的第二姿態(tài)角；
所述第二姿態(tài)角用于表征所述力傳感器坐標系與所述末端工具坐標系的轉(zhuǎn)換關系。
2.如權利要求1所述的手術機器人的坐標系標定方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換力和所述檢測力得到所述力傳感器坐標系相對所述末端工具坐標系的第二姿態(tài)角的步驟具體包括：
預設一轉(zhuǎn)換矩陣，所述轉(zhuǎn)換矩陣中的參數(shù)為未知的，所述轉(zhuǎn)換矩陣用于表征所述力傳感器坐標系和所述末端工具坐標系的轉(zhuǎn)換關系；
根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣將所述第一轉(zhuǎn)換力轉(zhuǎn)換至所述力傳感器坐標系得到第二轉(zhuǎn)換力；
令所述第二轉(zhuǎn)換力等于所述檢測力求解得到所述轉(zhuǎn)換矩陣；
根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣得到所述第二姿態(tài)角。
3.如權利要求1所述的手術機器人的坐標系標定方法，其特征在于，所述獲取所述末端工具的末端工具坐標系相對所述手術機器人的機器坐標系的第一姿態(tài)角的步驟之前，所述坐標系標定方法還包括：
設置所述手術機器人的機器坐標系與世界坐標系平行。
4.如權利要求2所述的手術機器人的坐標系標定方法，其特征在于，根據(jù)以下公式計算所述坐標系標定方法中的所述第二姿態(tài)角：
其中，為第一轉(zhuǎn)換力，(Fx,Fy,Fz)為檢測力，為第一姿態(tài)角，RTtoW為末工具坐標系轉(zhuǎn)換到世界坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣，(α,β,γ)為第二姿態(tài)角，RStoT為預設的力傳感器坐標系轉(zhuǎn)換到末端工具坐標系的轉(zhuǎn)換矩陣，G為測量物的重力。
5.一種手術機器人的坐標系標定系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標系標定系統(tǒng)包括姿態(tài)角獲取模塊、轉(zhuǎn)換模塊、力傳感器和計算模塊，所述手術機器人的機械臂端設有所述力傳感器和末端工具，所述力傳感器和所述末端工具緊貼設置，所述末端工具的中心點系有一已知重量的測量物；
所述姿態(tài)角獲取模塊用于獲取所述末端工具的末端工具坐標系相對所述手術機器人的機器坐標系的第一姿態(tài)角，所述末端工具坐標系以所述中心點為原點；
所述轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)所述第一姿態(tài)角將重力轉(zhuǎn)換至所述末端工具坐標系得到第一轉(zhuǎn)換力；
所述力傳感器用于獲取所述力傳感器在受到所述重力作用后在力傳感器坐標系下的檢測力；
所述計算模塊用于根據(jù)所述第一轉(zhuǎn)換力和所述檢測力得到所述力傳感器坐標系相對所述末端工具坐標系的第二姿態(tài)角；
所述第二姿態(tài)角用于表征所述力傳感器坐標系與所述末端工具坐標系之間的轉(zhuǎn)換關系。
6.如權利要求5所述的手術機器人的坐標系標定系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊包括預設單元；
所述預設單元用于預設一轉(zhuǎn)換矩陣，所述轉(zhuǎn)換矩陣中的參數(shù)為未知的，所述轉(zhuǎn)換矩陣用于表征所述力傳感器坐標系和所述末端工具坐標系的轉(zhuǎn)換關系；
所述轉(zhuǎn)換模塊還用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣將所述第一轉(zhuǎn)換力轉(zhuǎn)換至所述力傳感器坐標系得到第二轉(zhuǎn)換力；
所述計算模塊用于令所述第二轉(zhuǎn)換力等于所述檢測力求解得到所述轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣得到所述第二姿態(tài)角。
7.如權利要求5所述的手術機器人的坐標系標定系統(tǒng)，其特征在于，所述手術機器人的機器坐標系與世界坐標系是平行的。
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于上海電氣集團股份有限公司，未經(jīng)上海電氣集團股份有限公司許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權和技術合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201811050374.9/1.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
- 上一篇：一種熒光成像手術導航系統(tǒng)
- 下一篇：一種前列腺穿刺機器人
