[發明專利]手術機器人及其機械臂的控制方法、控制裝置

有效

• 申請號: 202010770529.7
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN111839614B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 高元倩;葉國強
• 申請（專利權）人: 深圳市精鋒醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;A61B34/37;A61B90/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種手術機器人及其機械臂的控制方法、控制裝置。該方法包括：根據動力機構內部的安裝狀態信息及位置狀態信息獲得的動力機構在相應狀態下的負載參數；根據負載參數確定在六維力傳感器坐標系下的負載力學模型；獲取機械臂中各關節的位置信息，結合負載力學模型計算負載的六維力/力矩矢量；根據總的六維力/力矩矢量、零偏的六維力/力矩矢量及負載的六維力/力矩矢量計算施加于動力機構的外力的六維力/力矩矢量；解析外力的六維力/力矩矢量獲得動力機構在機械臂的基坐標系的目標位姿信息，并根據目標位姿信息控制機械臂中各關節運動使動力機構到達對應的目標位姿。通過上述實施方式，能夠較好地拖動機械臂。

本申請是申請日為2019年09月10日提交中國專利局、申請號為CN201910854105.6、申請名稱為“手術機器人及其機械臂的控制方法、控制裝置” 的分案申請，該案的全文以引用的方式并入本申請中。

技術領域

本發明涉及微創手術醫療器械領域，特別是涉及一種手術機器人及其機 械臂的控制方法、控制裝置。

背景技術

微創手術是指利用腹腔鏡、胸腔鏡等現代醫療器械及相關設備在人體腔 體內部施行手術的一種手術方式。相比傳統手術方式微創手術具有創傷小、疼 痛輕、恢復快等優勢。

隨著科技的進步，微創手術機器人技術逐漸成熟，并被廣泛應用。微創 手術機器人通常包括主操作臺及從操作設備，主操作臺包括手柄，醫生通過操 作手柄向從操作設備發送控制命令，從操作設備包括機械臂，機械臂遠端具有 操作臂，操作臂具有末端器械。醫生對患者實施手術操作之前，需要拖動機械 臂以使其遠端能夠運動至醫生規劃的患者手術入口部位的期望位姿。

然而，在拖動機械臂至規劃位置時，由受力位置遠端的結構導致的負載 情況由于具有不確定性，導致不能準確地確定操作者所施加的外力，存在拖動 手感與操作者意圖差距較大、跟隨性較差的問題。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠較好地拖動動力機構的手術機器人及其控 制方法、計算機可讀存儲介質。

一方面，本發明提供一種手術機器人中機械臂的控制方法，包括：根據 動力機構內部的安裝狀態信息及位置狀態信息獲得的動力機構在相應狀態下的 負載參數，負載參數包括質量參數和質心參數；根據負載參數確定在六維力傳 感器坐標系下、由動力機構導致的負載對應的負載力學模型；獲取機械臂中各 關節的位置信息，結合負載力學模型計算負載的六維力/力矩矢量；獲取零偏的 六維力/力矩矢量及總的六維力/力矩矢量；根據總的六維力/力矩矢量、零偏的 六維力/力矩矢量及負載的六維力/力矩矢量計算施加于動力機構的外力的六維 力/力矩矢量；解析外力的六維力/力矩矢量獲得動力機構在機械臂的基坐標系 的目標位姿信息，并根據目標位姿信息控制機械臂中各關節運動使動力機構到達對應的目標位姿。

其中，所述安裝狀態信息與各所述動力部上所述操作臂的安裝狀態相關， 所述位置狀態信息與各所述動力部相對于相應所述導軌的位置狀態相關；所述 安裝狀態信息包括各所述動力部上是否安裝有操作臂的信息、及/或各所述動力 部上安裝的操作臂的類型信息。

其中，所述根據所述動力機構內部的安裝狀態信息及位置狀態信息獲得 的所述動力機構在相應狀態下的負載參數的步驟之前，包括：基于所述動力機 構內部的每一安裝狀態，分別測定出所述動力機構在相應所述安裝狀態下、內 部位于不同位置狀態時所述動力機構的負載參數；根據測定出的所述動力機構 在相應所述安裝狀態下、內部位于不同位置狀態時對應的負載參數，分別建立 對應于所述動力機構的每一安裝狀態的一個參數計算模型。

其中，所述根據所述動力機構內部的安裝狀態信息及位置狀態信息獲得 的所述動力機構在相應狀態下的負載參數的步驟之中，包括：獲取所述動力機 構內部的安裝狀態信息及位置狀態信息；根據所述動力機構的安裝狀態信息調 用參數計算模型；結合調用的所述參數計算模型及所述動力機構的位置狀態信 息計算出所述動力機構在相應狀態下的負載參數。