[发明专利]手术机器人的控制方法、控制器、系统、电子设备与介质

说明书

本发明提供了一种手术机器人的控制方法、控制器、系统、电子设备与介质，所述手术机器人的主操作手包括静平台、动平台、主动杆、从动杆与电机；所述主动杆转动连接所述静平台，所述主动杆还转动连接所述从动杆，所述从动杆还转动连接所述动平台；所述电机连接于所述主动杆与所述静平台的连接处，以驱动所述主动杆与所述静平台的相对转动；所述控制方法，包括：获取所述手术机器手当前的运动信息；其中的运动信息表征了所述主动杆、所述从动杆、所述静平台与所述动平台的至少部分运动过程；根据所述当前的运动信息，确定所述电机所需产生的当前的转矩信息；根据所述当前的转矩信息，控制所述电机。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种手术机器人的控制方法、控制器、系统、电子设备与介质。

背景技术

近年来，随着微创外科手术机器人手术技术的发展，主从遥操作手术机器人在医疗领域的优势日益凸显。主操作手作为系统中的力觉交互设备是人机交互的载体。

手术机器人的机构中，可包含平台、传动杆等构件，机构自身(例如杆件、平台)的重力是影响其力反馈准确性和操作舒适性的主要因素，现有相关技术中，可采用改变配重、配置弹簧、滑轮等方式实现重力补偿，然而，该些机械方式大多补偿精度不高，且难以普遍适用于各种位姿下的重力补偿。

发明内容

本发明提供一种手术机器人的控制方法、控制器、系统、电子设备与介质，以解决补偿精度不高，且难以普遍适用于各种位姿下的重力补偿的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种手术机器人的控制方法；

所述手术机器人的主操作手包括静平台、动平台、主动杆、从动杆与电机；

所述主动杆转动连接所述静平台，所述主动杆还转动连接所述从动杆，所述从动杆还转动连接所述动平台；所述电机连接于所述主动杆与所述静平台的连接处，以驱动所述主动杆与所述静平台的相对转动；

所述控制方法，包括：

获取所述手术机器手当前的运动信息；其中的运动信息表征了所述主动杆、所述从动杆、所述静平台与所述动平台的至少部分运动过程；

根据所述当前的运动信息，确定所述电机所需产生的当前的转矩信息；

根据所述当前的转矩信息，控制所述电机。

以上方案中，基于手术机器手的运动信息，可适应性调整主动杆与静平台关节处的电机的输出转矩，从而保障输出转矩能准确匹配于手术机器手的实际运动，保障反馈的真实性，该过程中，可以无需引入弹簧、滑轮等机械构件，实现方式简单，补偿精度高，且能够普遍适用于各种位姿下的补偿。

可选的，根据所述当前的运动信息，确定所述电机所需产生的当前的转矩信息，具体包括：

根据所述当前的运动信息、以及运动信息与各电机转矩信息的量化关系，确定所述当前的转矩信息，其中，所述量化关系是根据所述动平台、所述主动杆与所述从动杆的重力虚功确定的。

可选的，所述运动信息包括各电机的驱动角变化、所述动平台的高度变化、所述主动杆的高度变化与所述从动杆的高度变化。

以上方案中，通过基于各构件重力作用的虚功，可实现对从手末端力的高速、实时反馈，为外科医生提供力感，增强医生手术过程中的沉浸感，保障医生和虚拟手术环境之间的交互。

可选的，在所述量化关系中：

所述电机的转矩信息正相关于所述动平台、所述主动杆、所述从动杆的重力势能变化；

所述电机的转矩信息负相关于所述主动杆的转角变化。

可选的，所述量化关系体现了：所述动平台的重力所做的虚功、所述主动杆的重力所做的虚功、所述从动杆重力所做的虚功、各电机所产生转矩的虚功是平衡的。