[发明专利]机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质

说明书

本申请涉及一种机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质。所述方法通过获取工具器械的位姿和转动角度，并根据工具器械的位姿和转动角度确定机械臂上各关节的关节值，然后采用机械臂正运动学求解方法，根据机械臂上各关节的关节值确定机械臂的目标关节值。上述方法通过在机械臂末端设置工具器械绕轴线的转动角度，将原来5自由度的机械臂转换成6自由度的机械臂，避免了因缺少一个自由度而导致无法准确获取机械臂的末端位姿的问题。同时，运用工具器械绕轴线的转动角度可得到各关节的关节值的解析解，进而提高了机械臂的控制准确性与高效性。

技术领域

本申请涉及医疗机器人技术领域，特别是涉及一种机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着机器人技术的飞速发展，机器人在医疗领域得到了广泛的应用，主要应用于外科手术、辅助医疗诊断等，因此医疗机器人的控制显得格外的重要。

目前，对于医疗机器人的控制主要是对5个自由度医疗机械臂进行控制，且在控制过程中，其构型不存在解析解，采用数值迭代算法，根据医疗机械臂末端的指令位姿求解5元方程组，计算医疗机械臂各关节角度值，以控制医疗机械臂按照指令位姿进行相应的手术操作或定位操作。

但是，上述控制方法存在控制效率低，不利于实际手术操作的应用的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效提高控制效率的机械臂的控制方法、计算机设备和存储介质。

第一方面，一种机械臂的控制方法，所述方法包括：

获取工具器械的位姿和转动角度；所述工具器械的位姿包括所述工具器械在轴线的方向向量和所述工具器械的位置坐标；

根据所述工具器械的位姿和转动角度确定机械臂上各关节的关节值；

采用机械臂正运动学求解方法，根据所述机械臂上各关节的关节值确定所述机械臂的目标关节值。

在其中一个实施例中，所述根据所述工具器械的位姿和转动角度确定机械臂上各关节的关节值，包括：

根据所述工具器械的位姿和转动角度确定所述机械臂上的第一关节至第三关节的关节值；

根据所述第一关节至第三关节的关节值确定所述机械臂上的第四关节和第五关节的关节值。

在其中一个实施例中，所述根据所述工具器械的位姿和转动角度确定所述机械臂上的第一关节至第三关节的关节值，包括：

根据所述工具器械的位姿和转动角度确定所述机械臂上的汇交点的位置坐标；

根据所述汇交点的位置坐标确定所述第一关节至第三关节的关节值。

在其中一个实施例中，所述采用机械臂正运动学求解方法，根据所述机械臂上各关节的关节值确定所述机械臂的目标关节值，包括：

采用机械臂正运动学求解方法，根据所述机械臂上各关节的关节值计算所述机械臂的当前末端位姿；

判断所述当前末端位姿是否满足目标位姿精度，若满足，则将计算得到的机械臂上各关节的关节值作为控制所述机械臂的目标关节值；若不满足，则确定新的工具器械的转动角度，并返回执行所述获取工具器械的位姿和工具器械的转动角度的步骤，重新确定所述机械臂的当前末端位姿，直至所述当前末端位姿满足所述目标位姿精度为止。

在其中一个实施例中，所述确定新的工具器械的转动角度，包括：

在所述转动角度上增加或减少预设角度，得到所述新的工具器械的转动角度。

在其中一个实施例中，若确定的所述机械臂的目标关节值包括多组各关节的目标关节值，则所述方法还包括：