[發明專利]一種柔性機械臂的控制方法及機器人系統

有效

• 申請號: 202011024129.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112171674B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 孫峰;彭維禮;李濤;何超
• 申請（專利權）人: 蘇州微創暢行機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08;B25J18/00
• 代理公司: 上海思捷知識產權代理有限公司 31295
• 代理人: 王宏婧

本發明涉及一種柔性機械臂的控制方法及機器人系統，所述控制方法包括如下步驟：獲取所述柔性機械臂的關節輸出端在所述關節輸出端的負載發生變動時沿第一方向運動的角位移總量；根據所述角位移總量驅使所述關節輸出端沿第二方向運動，以使所述關節輸出端恢復至負載發生變動前的位姿；所述第二方向與所述第一方向相反。該方法可在所述柔性機械臂的關節輸出端的負載發生變動時保持所述關節輸出端的位姿，方便醫生在該固定位姿執行預定手術操作。

技術領域

本發明屬于醫療器械技術領域，具體涉及一種柔性機械臂的控制方法及機器人系統。

背景技術

柔性機械臂以其小巧的執行機構、高精度、低能耗的特點獲得了廣泛的應用。與剛性機械臂相比，柔性機械臂的靈活性更強、安全性更高、損傷率更低。但是柔性機械臂也因其自身的柔性存在一系列的問題，包括：(1)在被電機驅使運動的過程中，柔性機械臂的末端位移與期望的末端位移之間會存在偏差；(2)在希望柔性機械臂的輸出端末端保持位姿不變時，由于柔性機械臂的關節輸出端的負載發生變動而導致位姿變化。

針對以上問題，盡管現有技術中提出了一些解決方案，但是依然無法精確控制柔性機械臂的位姿，尤其在該柔性機械臂的關節輸出端所受到外力或者負載發生變化時，而又期望該柔性機械臂的輸出端末端保持位姿不變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種柔性機械臂的控制方法及機器人系統，該控制方法可在柔性機械臂的關節輸出端的負載發生變動時保持關節輸出端的位姿，以在關節保持狀態下維持關節輸出端的位姿精度，或者在柔性機械臂保持狀態下維持柔性機械臂的末端的位姿精度。

為實現上述目的，本發明提供了一種柔性機械臂的控制方法，包括如下步驟：

獲取所述柔性機械臂的關節輸出端在所述關節輸出端的負載發生變動時沿第一方向運動的角位移總量；

根據所述角位移總量驅使所述關節輸出端沿第二方向運動，以使所述關節輸出端恢復至負載發生變動前的位姿；所述第二方向與所述第一方向相反。

可選地，所述關節輸出端上設有輸出接口，所述輸出接口上設有第一角度傳感器；

通過所述第一角度傳感器監測所述輸出接口的第一角位移，以作為所述關節輸出端的角位移總量。

可選地，所述關節輸出端設有輸出接口，所述輸出接口上設有第一角度傳感器，且所述第一角度傳感器的輸出端設有力矩傳感器；

獲取所述角位移總量的方法包括：

通過所述第一角度傳感器監測所述輸出接口的第一角位移；

通過所述力矩傳感器監測關節的轉矩；

計算所述關節的轉矩與所述力矩傳感器的彈性常數的乘積，以作為所述力矩傳感器的第二角位移；

計算所述第一角位移和所述第二角位移之和，以作為所述角位移總量。

可選地，所述力矩傳感器的彈性常數通過如下方法獲得：

向所述力矩傳感器施加預定轉矩；

利用一標定角度傳感器監測所述力矩傳感器在受到所述預定轉矩時的角位移；

根據所述預定轉矩和所述力矩傳感器在受到所述預定轉矩時的角位移計算所述彈性常數。

可選地，所述關節輸出端設有輸出接口，所述輸出接口上設有力矩傳感器，所述力矩傳感器的輸出端設有第一角度傳感器；

獲取所述角位移總量的方法包括：

在負載發生變動前建立所述力矩傳感器的讀數變化量與所述角位移總量的轉換關系；

在負載發生變動時獲取所述力矩傳感器的讀數變化量；