[发明专利]一种双臂医疗辅助机器人软件平台设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种双臂医疗辅助机器人软件平台设计方法，包括以下步骤：进行运动学建模，求解关节位置值；机器人作业模块对示教过程进行解析，得到各个关节的关节值，保证机器人示教再现；根据双臂间的运动学及动力学约束关系，控制双臂的协调与碰撞。本发明还提供一种双臂医疗辅助机器人软件平台系统及双臂医疗辅助机器人。本发明具有可以进行复杂的药品调配过程的有益效果。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及双臂医疗辅助机器人软件 平台设计方法及系统。

背景技术

目前，在医疗行业日益飞速发展的今天，机器人自动化已经逐渐走 入到医疗系统当中去。传统的辅助医疗辅助器械装配工艺越来越无法满 足现代医疗生产的需求。同时在医疗器械辅助药品调配过程中，高安全 性、高稳定性、高灵活性的辅助协同作业的机器人的需求也越来越多。 医疗辅助药品调配许多工作都可以用机器人替代。配药，辅助固定引导 针，肿瘤切除等医疗辅助器械等人工解决方案已经落后。

发明内容

本发明旨在克服现有医疗辅助药品调配依赖人工的技术问题，提供 一种双臂医疗辅助机器人软件平台设计方法，能够使双臂医疗辅助机器 人进行复杂的药品调配过程。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双 臂医疗辅助机器人软件平台设计方法，包括以下步骤：

进行运动学建模，求解关节位置值；

机器人作业模块对示教过程进行解析，得到各个关节的关节值，保 证机器人示教再现；

根据双臂间的运动学及动力学约束关系，控制双臂的协调与碰撞。

一些实施例中，进行运动学建模，求解关节位置值的具体步骤包括：

通过建立正运动学方程、构建MP广义逆矩阵方程、建立牛顿迭代 方程组、迭代方程组计算得到双臂医疗辅助机器人双臂部分关节的关节 位置值；

根据所述部分关节位置值求解剩余的关节位置值；对计算得到的关 节多解进行挑选。

一些实施例中，通过建立正运动学方程、构建MP广义逆矩阵方程、 建立牛顿迭代方程组、迭代方程组计算得到部分关节位置值的具体步骤 为：

根据MDH坐标关系表建立传递变换矩阵方程，

其中，α_i-1表示连杆的长度，是MDH坐标中z_i-1与z_i之间的公垂线， a_i-1表示连杆的转角，为MDH坐标中z_i-1与z_i之间的角度，d_i表示连杆的 偏距，为MDH坐标中z_i轴上两条相邻的公垂线之间的距离，θ_i表示关 节角，为MDH坐标中x_i-1与x_i相互平行绕z轴旋转的角度；i表示当前 坐标系号；i-1上一个坐标系号；cθ_i代表cosθ_i；sθ_i代表sinθ_i；T旋转矩 阵；旋转矩阵T是{i}坐标系相对于{i-1}坐标系的描述。

运用正解相乘矩阵乘积得到运动学正解关系表达式，所述运动学正 解关系表达式为：

其中，表示机器人的本体转移矩阵；旋转矩阵T是{i}坐标系 相对于{i-1}坐标系的描述。采用相乘矩阵乘积，即可求出机器人本体矩 阵；

牛顿法下山法的迭代公式为：

xⁿ⁺¹＝xⁿ-ω(F′(xⁿ))^-1F(xⁿ)