[發明專利]微創手術機器人柔性絲傳動手術器械高精度離線控制方法

有效

• 申請號: 202011390261.0
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112545652B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 潘博;郭勇辰;付宜利
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/37;A61B34/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

1.微創手術機器人柔性絲傳動手術器械高精度離線控制方法，其特征在于：其具體步驟如下：

步驟一、微創手術機器人系統開始主從控制，在每個控制周期循環判斷致動電機是否反向運動；

步驟二、致動電機反向運動后，判斷反向運動后的電機轉向，如果正向轉動則令電機目標位置q_d

q_d＝q_d+ΔS₁ (1)

利用電機目標位置q_d來補償機械間隙回差；

如果反向轉動則令電機目標位置q_d

q_d＝q_d-ΔS₁ (2)

利用電機目標位置q_d來補償機械間隙回差，式(1)和式(2)中ΔS₁是該手術器械的機械間隙回差；

步驟三、使用該手術器械的柔性絲形變回差ΔS₂和手術器械通用滯回模型f(x；μ_ω)(3a)得到反歸一化的電機補償曲線：

f^denorm(x^denorm；μ_ω)＝f(x/ΔS₂；μ_ω) (3)

式(3)中x是滯回模型的自變量，μ_ω是滯回模型的參數，x^denorm是歸一化后的自變量；

步驟四、在開始柔性絲形變回差補償之前記錄電機初始位置

步驟五、電機目標位置：

通過令電機目標位置來補償柔性絲形變回差；

步驟六、在每個控制周期循環判斷柔性絲變形回差是否補償結束，如果結束則通過令電機目標位置q_d＝q_d+f^denorm(1)來固定補償值；

步驟七、跳回步驟一，不斷重復。

2.根據權利要求1所述的微創手術機器人柔性絲傳動手術器械高精度離線控制方法，其特征在于：所述的步驟二中的手術器械的機械間隙回差ΔS₁的計算方法如下：

步驟二一、在主控控制開始之前，令致動電機以速度v勻速往返運動，幅值大小為A_m，采樣周期為T_s，采集致動電機勻速往返運動時的電流數據；

步驟二二、從電流數據中截取長度為L的電流數據，并作為一維FCN神經網絡的輸入；

步驟二三、一維FCN神經網絡利用長度為L的電流數據計算機械間隙周期大小C₁；

步驟二四、計算手術器械的機械間隙回差

ΔS₁＝C₁·T_s·v (5)，

式中C₁是步驟二三中的機械間隙周期大小，T_s是步驟二一中的采樣周期，v是步驟二一中的致動電機速度。

3.根據權利要求1所述的微創手術機器人柔性絲傳動手術器械高精度離線控制方法，其特征在于：所述的步驟三中的手術器械的柔性絲形變回差ΔS₂的計算方案如下：在主控控制開始之前，令致動電機以速度v勻速往返運動，幅值大小為A_m，采樣周期為T_s，采集致動電機勻速往返運動時的電流數據；從電流數據中截取長度為L的電流數據，并作為一維FCN神經網絡的輸入；一維FCN神經網絡利用長度為L的電流數據計算柔性絲形變周期大小C₂；計算手術器械的柔性絲形變回差

ΔS₂＝C₂·T_s·v (6)，

式中C₂是柔性絲形變周期大小，T_s是步驟二一中的采樣周期，v是步驟二一中的致動電機速度。