一种机械臂姿态控制方法、装置、电子设备及存储介质与流程

    技术2025-07-02  7


    本发明涉及机械臂控制,尤其涉及一种机械臂姿态控制方法、装置、电子设备及存储介质。


    背景技术:

    1、在手术机器人系统的主从运动中,当主操作手运动过快时,由于机械臂和器械自身的运动能力受限无法完全跟随主操作手运动时,为了实现较好的手眼协调性,往往需要采用姿态插值的方法来获取近似主操作手姿态的插值姿态,用该姿态来控制机械臂和手术器械运动。

    2、目前,常用的姿态插值方法只能使机械臂的姿态向着主操作手的目标姿态方向进行靠近,而无法保证插值后机械臂的运动趋势与主操作手的运动趋势相同。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种机械臂姿态控制方法、装置、电子设备及存储介质,以保证插值后机械臂的运动趋势与主操作手的运动趋势相同。

    2、根据本发明的一方面,提供了一种机械臂姿态控制方法,应用于手术机器人系统,所述手术机器人系统包括主操作手和机械臂,所述主操作手用于控制所述机械臂运动,所述主操作手与所述机械臂之间具有运动映射关系,所述方法包括:

    3、在进入姿态调节模式下,基于所述机械臂在当前时刻的实际姿态、所述主操作手在上一时刻的目标姿态和所述主操作手在当前时刻的目标姿态确定所述机械臂的调节模式;

    4、基于所述调节模式对应的起始姿态点和目标姿态点,进行插值处理得到插值姿态,基于所述插值姿态确定所述机械臂的调节姿态,基于所述调节姿态控制所述机械臂运动,其中,不同所述调节模式对应的所述起始姿态点不同。

    5、根据本发明的另一方面,提供了一种机械臂姿态控制装置,应用于手术机器人系统,所述手术机器人系统包括主操作手和机械臂,所述主操作手用于控制所述机械臂运动,所述主操作手与所述机械臂之间具有运动映射关系,所述装置包括:

    6、调节模式确定模块,用于在进入姿态调节模式下,基于所述机械臂在当前时刻的实际姿态、所述主操作手在上一时刻的目标姿态和所述主操作手在当前时刻的目标姿态确定所述机械臂的调节模式;

    7、姿态插值模块,用于基于所述调节模式对应的起始姿态点和目标姿态点,进行插值处理得到插值姿态,基于所述插值姿态确定所述机械臂的调节姿态,基于所述调节姿态控制所述机械臂运动,其中,不同所述调节模式对应的所述起始姿态点不同。

    8、根据本发明的另一方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:

    9、至少一个处理器;以及

    10、与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,

    11、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的机械臂姿态控制方法。

    12、根据本发明的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的机械臂姿态控制方法。

    13、本发明实施例的技术方案,通过在进入姿态调节模式下,基于机械臂在当前时刻的实际姿态、主操作手在上一时刻的目标姿态和主操作手在当前时刻的目标姿态确定机械臂的调节模式;基于调节模式对应的起始姿态点和目标姿态点,进行插值处理得到插值姿态,基于插值姿态确定机械臂的调节姿态,基于调节姿态控制机械臂运动,其中,不同调节模式对应的起始姿态点不同。通过姿态调节模式下,进行调节模式的判定,进而针对不同的调节模式,选取不同的起始姿态点进行姿态插值,在实现插值后机械臂姿态向主操作手目标姿态靠近的同时保证机械臂的运动趋势与主操作手的运动趋势相同。

    14、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:

    1.一种机械臂姿态控制方法,其特征在于,应用于手术机器人系统,所述手术机器人系统包括主操作手和机械臂,所述主操作手用于控制所述机械臂运动,所述主操作手与所述机械臂之间具有运动映射关系,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在进入姿态调节模式之前,所述方法还包括:

    3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述调节模式包括追赶模式和等待模式;所述基于所述机械臂在当前时刻的实际姿态、所述主操作手在上一时刻的目标姿态和所述主操作手在当前时刻的目标姿态确定所述机械臂的调节模式,包括:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述追赶模式对应的起始姿态点和目标姿态点分别为所述机械臂在当前时刻的实际姿态和所述主操作手在当前时刻的目标姿态;

    5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述等待模式对应的起始姿态点和目标姿态点分别为所述主操作手在上一时刻的目标姿态和所述主操作手在当前时刻的目标姿态;

    6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在得到所述调节姿态之后,所述方法还包括:

    8.一种机械臂姿态控制装置,其特征在于,应用于手术机器人系统,所述手术机器人系统包括主操作手和机械臂,所述主操作手用于控制所述机械臂运动,所述主操作手与所述机械臂之间具有运动映射关系,所述装置包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的机械臂姿态控制方法。


    技术总结
    本发明公开了一种机械臂姿态控制方法、装置、电子设备及存储介质。该方法应用于手术机器人系统,该系统包括主操作手和机械臂,主操作手用于控制机械臂运动,主操作手与机械臂之间具有运动映射关系,该方法包括:在进入姿态调节模式下,基于机械臂在当前时刻的实际姿态、主操作手在上一时刻的目标姿态和主操作手在当前时刻的目标姿态确定机械臂的调节模式;基于调节模式对应的起始姿态点和目标姿态点,进行插值处理得到插值姿态,基于插值姿态确定机械臂的调节姿态,基于调节姿态控制机械臂运动,其中,不同调节模式对应的起始姿态点不同。本发明在实现插值后机械臂姿态向主操作手目标姿态靠近的同时保证机械臂运动趋势与主操作手运动趋势相同。

    技术研发人员:吕洪莉,梁云雷,苏衍宇,高英博,沈志芳,何东泽,于春天,李逸成,孙军可,徐凤宝,刘天池,刘奇峰
    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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