[發明專利]手術機械臂的力反饋測量方法和手術機械臂

有效

• 申請號: 202010076422.2
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111329581B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 黃善燈;丁立;閆泳利;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: A61B34/00
• 分類號: A61B34/00
• 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

1.一種手術機械臂的力反饋測量方法，其特征在于，所述手術機械臂包括力傳感器和執行桿，所述方法包括：

接收所述力傳感器測量的力學信息；

在所述手術機械臂還包括控制驅動件，所述控制驅動件安裝于所述力傳感器上，所述執行桿安裝于所述控制驅動件上，所述控制驅動件和所述執行桿組成第二執行器械的情況下，接收所述力傳感器測量的力學信息之后，所述方法還包括：

根據所述執行桿的偏置角度分解所述第二執行器械的重力，獲取所述第二執行器械的第三作用力和所述第二執行器械的第三力矩；

根據所述第二執行器械的第三質心坐標和所述力傳感器的第四質心坐標，獲取總慣性扭矩；

根據所述力學信息、所述第三作用力、所述第三力矩和所述總慣性扭矩，確定環境力和環境力矩。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述手術機械臂還包括控制驅動件，所述控制驅動件安裝于所述力傳感器上，所述執行桿安裝于所述控制驅動件上，所述控制驅動件和所述執行桿組成第二執行器械的情況下，所述手術機械臂還包括遠心操控組件和轉動驅動件，所述遠心操控組件包括動平臺，所述轉動驅動件安裝于所述動平臺上，所述力傳感器安裝于所述轉動驅動件上。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述第二執行器械的第三質心坐標和所述力傳感器的第四質心坐標，獲取總慣性扭矩包括：

根據所述第三質心坐標，獲取所述第二執行器械的轉軸與通過第二執行器械質心的平行軸之間的第一距離；

根據所述第一距離，獲取所述第二執行器械的第一轉動慣量；并根據所述第一轉動慣量和所述執行桿的旋轉角加速度，獲取所述第二執行器械的第一扭矩；

根據所述第四質心坐標，獲取所述力傳感器的轉軸與通過所述力傳感器質心的平行軸之間的第二距離；

根據所述第二距離，獲取所述力傳感器的第二轉動慣量；并根據所述第二轉動慣量和所述旋轉角加速度，獲取所述力傳感器的第二扭矩；

根據所述第一扭矩和所述第二扭矩，獲取所述總慣性扭矩。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述力學信息、所述第三作用力、所述第三力矩和所述總慣性扭矩，確定環境力和環境力矩包括：

將所述力學信息在第一坐標軸方向、第二坐標軸方向和第三坐標軸方向上進行受力分解，并根據所述第三作用力、所述第三力矩和所述受力分解后的力學信息，得到受力分解后的環境分力和分解環境力矩；

根據所述環境分力獲取環境合力，并根據所述環境分力和所述分解環境力矩獲取所述環境合力的受力點坐標。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據所述環境分力和所述分解環境力矩獲取所述環境合力的受力點坐標包括：

根據所述受力點坐標、所述第一坐標軸方向上的第一環境分力和所述第一坐標軸方向上的第一分解環境力矩，確定第一計算模型；

根據所述受力點坐標、所述第二坐標軸方向上的第二環境分力和所述第二坐標軸方向上的第二分解環境力矩，確定第二計算模型；

根據所述受力點坐標、所述第三坐標軸方向上的第三環境分力和所述第三坐標軸方向上的第三分解環境力矩，確定第三計算模型；

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，確定所述受力點坐標。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述手術機械臂還包括主操作手，所述根據所述環境分力和所述分解環境力矩獲取所述環境合力的受力點坐標之后，所述方法包括：

所述主操作手根據反饋的所述環境合力和所述受力點坐標，產生作用力。

7.根據權利要求1至6任一項所述的方法，其特征在于，所述接收所述力傳感器測量的力學信息之前，所述方法包括：

在所述執行桿位于水平狀態的情況下，所述環境力在第一坐標軸和第二坐標軸方向上最大；

在所述執行桿位于垂直狀態的情況下，所述環境力在第三坐標軸方向上最大。