一种机器人器械的运动控制方法、装置及控制器与流程

    技术2024-11-21  1


    本发明实施例涉及运动控制,尤其是涉及一种机器人器械的运动控制方法、装置及控制器。


    背景技术:

    1、近些年来,伴随着电子计算机和工业控制技术的发展,腹腔镜手术机器人得到了快速的发展与应用。作为医工结合的产品,其在临床应用上具有创伤面积小、术后恢复快和适用于精细操作等特点,被越来越多的患者选择。

    2、该机器人主要由医生控制台和患者手术平台两部分组成,两者之间通过传输线路进行数据交互,由此医生可通过操作控制台上的操作手,控制手术平台上的机械臂,具体说是连接在机械臂上的手术器械运动,以此进行手术操作。示例性的,手术器械挂接到机械臂的滑台上,并且与滑台上的电机连接。这样一来,可根据操作手的运动控制电机运动,从而带动手术器械运动。

    3、需要说明的是,电机具有额定功率,在电机的实际功率大于该额定功率时,可能导致电机不受控,即出现飞车现象,这容易影响到电机使用寿命,而目前主要通过对手术器械的器械运动速度进行限制以避免目标电机出现飞车现象。

    4、但是,目前针对手术器械采用的运动限速方案,或者说基于限速策略进行运动控制的方案,可能导致手术器械无法快速跟随操作手的运动,即存在手术器械操作延迟感,这会影响到医生的操作体验,亟待解决。


    技术实现思路

    1、本发明实施例提供了一种机器人器械的运动控制方法、装置及控制器,以在防止目标电机飞车的前提下,尽可能减小目标器械操作的延迟感。

    2、根据本发明的一方面,提供了一种机器人器械的运动控制方法,该方法可应用于控制器上,控制器与机器人中的机械臂对应,与机械臂连接的目标器械在机械臂中的目标电机的带动下运动,该方法包括:

    3、获取目标器械于当前周期的期望运动角度以及于该当前周期的上一周期的实际运动角度,并根据期望运动角度和实际运动角度确定目标器械于当前周期的期望运动速度;

    4、针对为目标电机预设的电机运动限速,根据期望运动角度,确定目标器械于当前周期的与电机运动限速对应的当前运动限速;

    5、根据期望运动速度和当前运动限速之间的数值关系,确定出目标器械于当前周期的目标运动速度,并根据目标运动速度控制目标电机运动,以通过目标电机的运动来带动目标器械的运动。

    6、根据本发明的另一方面,提供了一种机器人器械的运动控制装置,该装置配置于控制器上,控制器与机器人中的机械臂对应,与机械臂连接的目标器械在机械臂中的目标电机的带动下运动,该装置包括:

    7、期望运动速度确定模块,用于获取目标器械于当前周期的期望运动角度及于当前周期的上一周期的实际运动角度,并根据期望运动角度和实际运动角度确定目标器械于当前周期的期望运动速度;

    8、当前运动限速确定模块,用于针对为目标电机预设的电机运动限速,根据期望运动角度,确定出目标器械于当前周期的与电机运动限速对应的当前运动限速;

    9、运动控制模块,用于根据期望运动速度和当前运动限速之间的数值关系,确定出目标器械于当前周期的目标运动速度,并根据目标运动速度控制目标电机运动,以通过目标电机的运动来带动目标器械的运动。

    10、根据本发明的另一方面,提供了一种控制器,与机器人中的机械臂对应,与机械臂连接的目标器械在机械臂中的目标电机的带动下运动,该控制器可以包括:

    11、至少一个处理器;以及

    12、与至少一个处理器通信连接的存储器;其中,

    13、存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序,计算机程序被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的机器人器械的运动控制方法。

    14、本发明实施例的技术方案,通过获取目标器械于当前周期的期望运动角度以及于当前周期的上一周期的实际运动角度,并根据期望运动角度和实际运动角度确定目标器械于当前周期的期望运动速度,该期望运动速度可让目标器械很好地跟随操作手的运动,避免目标器械操作延迟;进一步,针对为目标电机预设的电机运动限速,根据期望运动角度,确定目标器械于当前周期的与电机运动限速对应的当前运动限速,相较于在目标器械的全运动范围内采用同一器械运动限速,当前运动限速的动态确定,不仅可避免目标电机出现飞车现象,还可让目标器械尽可能跟随操作手的运动;根据期望运动速度和当前运动限速之间的数值关系,确定目标器械于当前周期的目标运动速度,从而可根据目标运动速度控制目标电机运动,以通过目标电机的运动来带动目标器械的运动,实现目标器械的运动控制。上述技术方案,通过实时的期望运动角度动态确定与电机运动限速对应的当前运动限速,然后根据该当前运动限速进行目标器械的运动控制,由此不仅可保证电机运动速度在电机运动限速以内,即防止目标电机出现飞车现象,还可尽可能减小目标器械操作的延迟感。

    15、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或是重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。



    技术特征:

    1.一种机器人器械的运动控制方法,其特征在于,应用于控制器上,所述控制器与机器人中的机械臂对应,与所述机械臂连接的目标器械在所述机械臂中的目标电机的带动下运动,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述期望运动角度,确定所述目标器械于所述当前周期的与所述电机运动限速对应的当前运动限速,包括:

    3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一关系通过如下步骤预先构建得到:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第二关系通过如下步骤预先构建得到:

    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第三关系通过运动角度计算等式进行表示,所述运动角度计算等式的一边是所述电机运动角度并且另一边是基于所述器械运动角度构成的第一角度计算式;

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述期望运动速度和所述当前运动限速之间的数值关系,确定出所述目标器械于所述当前周期的目标运动速度,包括:

    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标运动速度控制所述目标电机运动,包括:

    8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于,所述目标电机是与所述目标器械中的偏摆关节对应的偏摆电机,所述期望运动角度、所述实际运动角度、所述期望运动速度、所述当前运动限速以及所述目标运动速度,均与所述偏摆关节对应,所述根据所述目标运动速度控制所述目标电机运动,以通过所述目标电机的运动来带动所述目标器械的运动,包括:

    9.一种机器人器械的运动控制装置,其特征在于,配置于控制器上,所述控制器与机器人中的机械臂对应,与所述机械臂连接的目标器械在所述机械臂中的目标电机的带动下运动,所述装置包括:

    10.一种控制器,其特征在于,与机器人中的机械臂对应,与所述机械臂连接的目标器械在所述机械臂中的目标电机的带动下运动,所述控制器包括:


    技术总结
    本发明实施例公开了一种机器人器械的运动控制方法、装置及控制器。该方法可包括:获取目标器械于当前周期的期望运动角度以及于当前周期的上一周期的实际运动角度,并根据期望运动角度和实际运动角度确定目标器械于当前周期的期望运动速度;针对为目标电机预设的电机运动限速,根据期望运动角度,确定目标器械于当前周期的与电机运动限速对应的当前运动限速;根据期望运动速度和当前运动限速之间的数值关系,确定出目标器械于当前周期的目标运动速度,并根据目标运动速度控制目标电机运动,以通过目标电机的运动来带动目标器械的运动。本发明实施例的技术方案,可在防止目标电机飞车的前提下,尽可能减小目标器械操作的延迟感。

    技术研发人员:张喜涛,庞海峰,王超,贾金成,苏衍宇
    受保护的技术使用者:哈尔滨思哲睿智能医疗设备股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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