[發明專利]機械臂的控制方法、計算機設備和存儲介質

有效

• 申請號: 202110148227.0
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112975954B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 楊坤;黃浩;宋偉凡;謝強
• 申請（專利權）人: 武漢聯影智融醫療科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J17/02;B25J18/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 趙文靜

本申請涉及一種機械臂的控制方法、計算機設備和存儲介質。所述方法通過獲取工具器械的位姿和轉動角度，并根據工具器械的位姿和轉動角度確定機械臂上各關節的關節值，然后采用機械臂正運動學求解方法，根據機械臂上各關節的關節值確定機械臂的目標關節值。上述方法通過在機械臂末端設置工具器械繞軸線的轉動角度，將原來5自由度的機械臂轉換成6自由度的機械臂，避免了因缺少一個自由度而導致無法準確獲取機械臂的末端位姿的問題。同時，運用工具器械繞軸線的轉動角度可得到各關節的關節值的解析解，進而提高了機械臂的控制準確性與高效性。

技術領域

本申請涉及醫療機器人技術領域，特別是涉及一種機械臂的控制方法、計算機設備和存儲介質。

背景技術

隨著機器人技術的飛速發展，機器人在醫療領域得到了廣泛的應用，主要應用于外科手術、輔助醫療診斷等，因此醫療機器人的控制顯得格外的重要。

目前，對于醫療機器人的控制主要是對5個自由度醫療機械臂進行控制，且在控制過程中，其構型不存在解析解，采用數值迭代算法，根據醫療機械臂末端的指令位姿求解5元方程組，計算醫療機械臂各關節角度值，以控制醫療機械臂按照指令位姿進行相應的手術操作或定位操作。

但是，上述控制方法存在控制效率低，不利于實際手術操作的應用的問題。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠有效提高控制效率的機械臂的控制方法、計算機設備和存儲介質。

第一方面，一種機械臂的控制方法，所述方法包括：

獲取工具器械的位姿和轉動角度；所述工具器械的位姿包括所述工具器械在軸線的方向向量和所述工具器械的位置坐標；

根據所述工具器械的位姿和轉動角度確定機械臂上各關節的關節值；

采用機械臂正運動學求解方法，根據所述機械臂上各關節的關節值確定所述機械臂的目標關節值。

在其中一個實施例中，所述根據所述工具器械的位姿和轉動角度確定機械臂上各關節的關節值，包括：

根據所述工具器械的位姿和轉動角度確定所述機械臂上的第一關節至第三關節的關節值；

根據所述第一關節至第三關節的關節值確定所述機械臂上的第四關節和第五關節的關節值。

在其中一個實施例中，所述根據所述工具器械的位姿和轉動角度確定所述機械臂上的第一關節至第三關節的關節值，包括：

根據所述工具器械的位姿和轉動角度確定所述機械臂上的匯交點的位置坐標；

根據所述匯交點的位置坐標確定所述第一關節至第三關節的關節值。

在其中一個實施例中，所述采用機械臂正運動學求解方法，根據所述機械臂上各關節的關節值確定所述機械臂的目標關節值，包括：

采用機械臂正運動學求解方法，根據所述機械臂上各關節的關節值計算所述機械臂的當前末端位姿；

判斷所述當前末端位姿是否滿足目標位姿精度，若滿足，則將計算得到的機械臂上各關節的關節值作為控制所述機械臂的目標關節值；若不滿足，則確定新的工具器械的轉動角度，并返回執行所述獲取工具器械的位姿和工具器械的轉動角度的步驟，重新確定所述機械臂的當前末端位姿，直至所述當前末端位姿滿足所述目標位姿精度為止。

在其中一個實施例中，所述確定新的工具器械的轉動角度，包括：

在所述轉動角度上增加或減少預設角度，得到所述新的工具器械的轉動角度。

在其中一個實施例中，若確定的所述機械臂的目標關節值包括多組各關節的目標關節值，則所述方法還包括：