[發明專利]手術機械臂的控制方法、計算機設備及一種手術機械臂

有效

• 申請號: 202010076419.0
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111227943B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 黃善燈;柏龍;陳曉紅;柳建飛
• 申請（專利權）人: 諾創智能醫療科技（杭州）有限公司
• 主分類號: G06F9/00
• 分類號: G06F9/00;A61B34/35
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 金無量

1.一種手術機械臂，其特征在于，包括術前擺位組件、遠心操控組件、執行組件和控制系統，所述術前擺位組件和所述遠心操控組件連接，所述遠心操控組件和所述執行組件連接；

所述控制系統根據目標靶點計算得到所述執行組件的執行桿上的遠心不動點，并控制所述術前擺位組件沿動坐標系的第一坐標軸推進所述遠心操控組件的第一動平臺，所述推進的距離等于獲取的所述遠心不動點與所述執行組件上的末端點的距離；

所述控制系統根據所述遠心不動點的坐標和所述末端點的軌跡坐標，計算得到所述第一動平臺的原點在靜坐標系下的第一原點坐標；

所述控制系統根據所述遠心操控組件的鉸接點在所述靜坐標系下的坐標，計算得到所述遠心操控組件的第一伸縮元件長度；

所述控制系統控制所述第一動平臺移動至指定位姿；其中，根據所述第一原點坐標和所述第一伸縮元件長度確定所述指定位姿；

所述控制系統還用于移動所述遠心不動點，并根據移動后的遠心不動點坐標重新確定所述指定位姿；其中，所述遠心不動點在預設范圍內移動；

所述控制系統還用于在將所述遠心不動點由第一端點遍歷至第二端點的情況下，計算獲取第一最大值、第二最大值和第三最大值；其中，所述第一最大值為所述第一伸縮元件長度的最大值，所述第二最大值為靜鉸接點的擺角最大值，所述第三最大值為動鉸接點的擺角最大值；所述動鉸接點位于所述第一動平臺上，所述靜鉸接點位于所述遠心操控組件的靜平臺上；

所述控制系統根據遺傳算法，確定所述第一最大值、所述第二最大值和所述第三最大值的適應函數；根據所述遠心操控組件的尺寸參數，確定遍歷函數，根據所述遍歷函數得到參數優化數據；

所述控制系統根據所述適應函數和所述參數優化數據，確定所述遠心操控組件的優化尺寸；其中，所述優化尺寸用于確保滿足控制所述執行桿的要求。

2.根據權利要求1所述的手術機械臂，其特征在于，所述控制系統還用于在控制所述第一動平臺牽引所述執行桿移動至與微創開口所在平面垂直的情況下，控制所述術前擺位組件沿所述第一坐標軸牽引所述遠心操控組件移動；

所述控制系統還用于控制所述第一動平臺運動，所述運動用于移動所述遠心不動點。

3.根據權利要求1所述的手術機械臂，其特征在于，所述控制系統還用于依據所述遠心不動點坐標、所述軌跡坐標和方向向量模長的關系確定第一計算模型，所述方向向量模長為所述執行桿在靜坐標系下的方向向量模長；

所述控制系統依據所述遠心不動點坐標、所述軌跡坐標和所述第一原點坐標之間的位置關系確定第二計算模型；

所述控制系統依據所述軌跡坐標和所述第一原點坐標的距離公式確定第三計算模型；

所述控制系統根據所述第一計算模型、所述第二計算模型和所述第三計算模型確定所述第一原點坐標。

4.根據權利要求1所述的手術機械臂，其特征在于，所述控制系統還用于根據第一旋轉角度和第二旋轉角度，確定第一轉換矩陣；其中，所述第一旋轉角度為所述執行桿繞第二坐標軸旋轉的角度，所述第二旋轉角度為所述執行桿繞第三坐標軸旋轉的角度；

所述控制系統根據所述第一轉換矩陣確定第一坐標，根據所述第一坐標和第二坐標，計算得到所述遠心操控組件的第一伸縮元件長度；其中，所述第一坐標為動鉸接點在所述靜坐標系下的坐標，所述第二坐標為靜鉸接點在所述靜坐標系下的坐標，所述動鉸接點位于所述第一動平臺上，所述靜鉸接點位于所述遠心操控組件的靜平臺上。

5.根據權利要求4所述的手術機械臂，其特征在于，所述控制系統還用于根據所述第一原點坐標和第三旋轉角度，獲取所述動鉸接點在動坐標系下的第一齊次坐標；根據所述第一原點坐標和第四旋轉角度，獲取所述靜鉸接點在所述靜坐標系下的第二齊次坐標；

其中，所述第三旋轉角度為所述動鉸接點繞所述第一動平臺原點旋轉的角度，所述第四旋轉角度為所述靜鉸接點繞所述靜平臺原點旋轉的角度；

所述控制系統根據所述第一轉換矩陣和所述第一原點坐標確定第二轉換矩陣，根據所述第二轉換矩陣和所述第一齊次坐標，獲取所述動鉸接點在所述靜坐標系下的第三齊次坐標；

所述控制系統根據所述第二齊次坐標和所述第三齊次坐標，計算得到所述遠心操控組件的第一伸縮元件長度。