[發明專利]混聯主從映射方法、機械臂系統和計算機設備

有效

• 申請號: 202011617392.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112828885B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 黃善燈;柏龍;陳曉紅;潘魯鋒;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: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;A61B34/30
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 龍偉

本申請涉及一種混聯主從映射方法、機械臂系統和計算機設備。其中，該方法包括：獲取機械臂的末端點的當前位置和目標位置，機械臂包括被動臂和搭載在被動臂的末端的多自由度并聯平臺；將當前位置到目標位置的位移分別分解到豎直方向和水平平面上，得到豎直位移位置和水平位移位置；根據豎直位移位置確定多自由度并聯平臺的第一控制量，以及根據水平位移位置確定被動臂的第二控制量；根據第一控制量控制多自由度并聯平臺，以及根據第二控制量控制被動臂。通過本申請，解決了手術機器人在術中運動范圍小的問題，提高了手術機器人的運動范圍。

技術領域

本申請涉及控制領域，特別是涉及混聯主從映射方法、機械臂系統和計算機設備。

背景技術

目前具有多自由度并聯平臺和被動臂的手術機器人被應用到各種手術過程。這種手術機器人的被動臂末端搭載有多自由度并聯平臺，通過在多自由度并聯平臺的動平臺上設置手術器械來實現手術器械的位置和姿態控制。但是一方面，雖然被動臂的運動范圍比較大，但由于被動臂的體積和重量大，在術中被動臂的所有關節均被鎖死，以防止被動臂在術中運動砸傷患者；另一方面，由于多自由度并聯平臺的工作空間較小，僅依靠并聯平臺的運動無法在患者體表大范圍移動。因此，手術機器人在術中的運動范圍小，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本申請實施例提供了一種混聯主從映射方法、機械臂系統和計算機設備，以解決相關技術中手術機器人在術中運動范圍小的問題。

第一方面，本實施例提供了一種混聯主從映射方法，包括：獲取機械臂的末端點的當前位置和目標位置，所述機械臂包括被動臂和搭載在所述被動臂的末端的多自由度并聯平臺；將所述當前位置到所述目標位置的位移分別分解到豎直方向和水平平面上，得到豎直位移位置和水平位移位置；根據所述豎直位移位置確定所述多自由度并聯平臺的第一控制量，以及根據所述水平位移位置確定所述被動臂的第二控制量；根據所述第一控制量控制所述多自由度并聯平臺，以及根據所述第二控制量控制所述被動臂。

在其中一些實施例中，所述機械臂由主操作手控制；獲取所述機械臂的末端點的當前位置包括：在所述主操作手開始被操作的時刻，將所述機械臂的末端點的位置記錄為所述當前位置。

在其中一些實施例中，所述機械臂由主操作手控制；獲取所述機械臂的末端點的目標位置包括：在所述主操作手開始被操作的時刻，初始化所述主操作手的初始位置；在所述主操作手被操作后，確定所述主操作手的當前位置，并根據所述主操作手的當前位置和初始位置，確定所述主操作手的位移；根據預設位移比例系數，將所述主操作手的位移轉換為所述機械臂的目標位移，并根據所述目標位移和所述機械臂的末端點的所述當前位置確定所述目標位置。

在其中一些實施例中，所述預設位移比例系數可調節。

在其中一些實施例中，所述被動臂包括多個關節；根據所述水平位移位置確定所述被動臂的第二控制量包括：確定所述多個關節中至少一個在水平平面內產生位移的目標移動關節和至少一個繞豎直方向轉動的目標旋轉關節；根據所述水平位移位置確定所述被動臂的第二控制量，其中，所述第二控制量包括所述目標移動關節的移動量和所述目標旋轉關節的旋轉量。

在其中一些實施例中，根據所述水平位移位置確定所述被動臂的第二控制量包括：根據所述水平位移位置逆解得到所述被動臂的控制量；在逆解得到的所述被動臂的控制量為多組結果的情況下，確定與所述目標旋轉關節需要旋轉的角度最小的一組結果為所述第二控制量；在逆解得到的所述被動臂的控制量為一組結果的情況下，確定這一組結果為所述第二控制量。

第二方面，本實施例提供了一種機械臂系統，所述機械臂系統包括計算機設備和機械臂，所述機械臂包括被動臂和搭載在所述被動臂的末端的多自由度并聯平臺，所述計算機設備分別與所述被動臂和所述多自由度并聯平臺電性連接，所述計算機設備包括處理器和存儲介質，所述存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序被設置為運行時執行如第一方面所述的混聯主從映射方法。