[發明專利]機械臂力反饋系統、方法、控制方法及控制終端

有效

• 申請號: 202011551758.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112674875B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 賈歡;吳皓
• 申請（專利權）人: 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 倪靜

本發明的機械臂力反饋系統、方法、控制方法及控制終端，包括：力檢測固定模塊，用于采集術者的施力數據；控制模塊，用于根據接收到的所述施力數據判斷所述術者的施力狀態，其中，所述施力狀態包括：主動施力狀態以及非主動施力狀態；力反饋狀態調節模塊，用于根據所述施力狀態調節自身的工作狀態；機械臂，用于根據所述力反饋狀態調節模塊的工作狀態，變換為適應于所述工作狀態的機械臂狀態。本發明可通過算法控制并根據術者的施力情況實現機械臂的實時運動及懸停，滿足了手術醫師在長時間手術條件下需要對上肢進行放松及休息的實際臨床需求。本發明既可配合手術機器人使用，也可將其作為獨立的手術器械使用，擴大了其適用范圍。

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，特別是涉及一種機械臂力反饋系統、方法、控制方法及控制終端。

背景技術

外科手術中，手術醫師進行一臺手術的時間并不固定，少則數十分鐘，多則十數個小時。而在進行時長超過3小時的復雜手術時，由于術者需要長時間進行手術操作，勢必會造成上肢的疲勞，更有甚者會產生不自主的抖動和抽搐，在給手術醫師帶來巨大勞動負擔的同時，也間接加大了手術的風險。現有技術中，最適合解決上述問題的技術正是機器人的相關技術。手術機器人因其本身通過對使用者進行輔助助力的原理，可以實現十分強大的功能。然而受制于設計的復雜與造價的昂貴，手術機器人在手術輔助器械上的應用上也相對較為冷門。

目前，市場上尚未見到較為成熟的用于手術輔助功能的醫用機器人，近似的其他醫用機器人又或多或少存在結構復雜、控制難度大、體積過大、造價昂貴等諸多問題；另外，常規的醫用機器人很少會配有用以實現精密操作的力反饋系統，因而在耳科相關領域的應用也相對受限。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種機械臂力反饋系統、方法、控制方法及控制終端，用于解決現有技術中尚未見到較為成熟的用于手術輔助功能的醫用機器人，近似的其他醫用機器人又或多或少存在結構復雜、控制難度大、體積過大、造價昂貴等諸多問題；另外，常規的醫用機器人很少會配有用以實現精密操作的力反饋系統，因而在耳科相關領域的應用也相對受限等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種機械臂力反饋方法，包括：力檢測固定模塊，用于采集術者的施力數據；控制模塊，連接所述力檢測固定模塊，用于根據接收到的所述施力數據判斷所述術者的施力狀態，其中，所述施力狀態包括：主動施力狀態以及非主動施力狀態；力反饋狀態調節模塊，連接所述力檢測固定模塊且連接于所述控制模塊，用于根據所述施力狀態調節自身的工作狀態；機械臂，連接所述力反饋狀態調節模塊，用于根據所述力反饋狀態調節模塊的工作狀態，變換為適應于所述工作狀態的機械臂狀態。

于本發明的一實施例中，所所述控制模塊用于基于施力閾值判斷算法，對接收的施力數據進行判斷，獲得對應所述施力數據的施力狀態。

于本發明的一實施例中，述施力閾值判斷算法包括：將接收的施力數據與所述施力閾值進行對比，若所述施力數據大于所述施力閾值，則判斷為所述主動施力狀態；否則，則判斷為所述非主動施力狀態。

于本發明的一實施例中，所述力反饋狀態調節模塊包括：激活單元，用于根據所述主動施力狀態調節自身為激活狀態；和/或，鎖定單元，用于根據所述非主動施力狀態調節自身為鎖定狀態。

于本發明的一實施例中，所述機械臂用于當所述力反饋狀態調節模塊為激活狀態時，變換自身為可進行跟隨所述術者施力而運動的激活狀態；當所述力反饋狀態調節模塊為鎖定狀態下，使自身保持懸停狀態。

于本發明的一實施例中，所述力檢測固定模塊包括：力檢測固定環，用于采集術者上臂的施力數據。

于本發明的一實施例中，所述機械臂還包括：一或多個電氣接口，設于所述機械臂末端，用于與外部設備進行連接。