[發明專利]微創手術機器人主從跟蹤延時測試方法在審
| 申請號： | 202210040020.6 | 申請日： | 2022-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN114191099A | 公開（公告）日： | 2022-03-18 |
| 發明（設計）人： | 王炳強;李曉陽;徐棟 | 申請（專利權）人： | 山東威高手術機器人有限公司 |
| 主分類號： | A61B34/35 | 分類號： | A61B34/35;H04L43/0852;H04L43/50;H04N5/225;H04N7/18 |
| 代理公司： | 威?？菩菍＠聞账?37202 | 代理人： | 孫小棟 |
| 地址： | 264211 山東省威海市臨*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 手術 機器人 主從 跟蹤 延時 測試 方法 | ||
1.一種微創手術機器人主從跟蹤延時測試方法，其特征在于，包括以下步驟：
第一步，主從跟蹤過程包括以下四個延時成分：τm、τt、τo、τa，與此同時，存在與之對應的五個狀態：S0、S1、S2、S3、S4；
τm表示外科醫生接觸主手并開始運動直到編碼器偏轉角度大于編碼器能夠檢測到的最小閾值的延時，狀態S1為命令觸發時刻，狀態S0為外科醫生接觸主手的時刻；
τt是由于控制信號傳輸造成的傳輸延遲，狀態S2表示從操作手控制器獲得控制信號的瞬間；
τo表示數據處理的延遲，τo是當控制系統獲得到可用的信號指令后，狀態S2持續到狀態S3的時間；
τa表示伺服系統驅動從手完成期望任務所用的時間；
第二步，搭建單關節延時測試工裝；
第三步，基于所搭建的單關節延時測試工裝，在關節空間坐標系下延時測試模型如下：
第四步，主手矩形條通過法蘭聯軸器固定在測試工裝的主手的輸入關節上，繞其中心做勻速轉動并與主手編碼器保持同步；從手矩形條安裝在測試工裝對應從手轉動關節上；
第五步，通過外部相機記錄主手矩形條和從手矩形條的方位，采用圖像處理技術計算主手矩形條的偏轉角度以及從手矩形條的偏轉角度；
第六步，機器人采樣-執行延時可以通過以下公式(5)計算得到：
公式(5)中，θd、θd0分別表示主手矩形條和從手矩形條之間當前角度差、初始角度差，vr表示主手矩形條的轉速。
2.一種微創手術機器人主從跟蹤延時測試方法，其特征在于，包括以下步驟：
第一步，主從跟蹤過程包括以下四個延時成分：τm、τt、τo、τa，與此同時，存在與之對應的五個狀態：S0、S1、S2、S3、S4；
τm表示外科醫生接觸主手并開始運動直到編碼器偏轉角度大于編碼器能夠檢測到的最小閾值的延時，狀態S1為命令觸發時刻，狀態S0為外科醫生接觸主手的時刻；
τt是由于控制信號傳輸造成的傳輸延遲，狀態S2表示從操作手控制器獲得控制信號的瞬間；
τo表示數據處理的延遲，τo是當控制系統獲得到可用的信號指令后，狀態S2持續到狀態S3的時間；
τa表示伺服系統驅動從手完成期望任務所用的時間；
第二步，搭建單關節延時測試工裝；
第三步，基于所搭建的單關節延時測試工裝，在關節空間坐標系下延時測試模型如下：
第四步，主手矩形條通過法蘭聯軸器固定在測試工裝的主手的輸入關節上，繞其中心做勻速轉動并與主手編碼器保持同步；從手矩形條安裝在測試工裝對應從手轉動關節上；
第五步，主手矩形條執行往復周期運動：首先順時轉動一定時間，接著靜止一段時間和相同時間逆時針轉動，最后停止一段時間；從手矩形條跟隨主手運動執行相應的周期運動；整個測試過程被外部相機實時的記錄下來；
第六步，從手的運動范圍要小于主手的運動范圍，在第i個往返運動周期中反向間隙di根據以下公式(6)可得：
di＝bi-ai (6)；
反向間隙的最終測量結果d通過多個周期求平均值獲得，如下公式7所示，其中n表示往復運動的周期數：
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