[发明专利]一种基于压力传感器信息的内窥镜机器人控制装置

摘要

本发明公开了一种基于压力传感器信息的内窥镜机器人控制方法及装置，操作人员通过结肠镜机器人蛇形本体前端的摄像头反馈肠道内部信息主动控制机器人在肠道内进行弯曲；机器人控制系统通过弯曲本体部分的压力传感器实时采集机器人与肠道的接触力信息，并通过对结肠组织生物力学特性的分析得到机器人运动距离r与接触力F之间的关系，从而调整机器人关节姿态以保证接触力在安全阈值范围内；控制系统通过各关节段运动耦合关系对机器人各关节整体姿态进行修正，可有效地检测来自机器人各关节的接触力，当机器人触碰肠道时，结肠镜机器人控制系统可以柔顺地控制机器人，使得机器人与肠道的触碰力在安全阈值之内，从而保证在检查时人体肠道的安全性。

主权项

1.一种基于压力传感器信息的内窥镜机器人控制装置，其特征在于，所述内窥镜机器人包括弯曲本体，所述弯曲本体包括自前而后依次首尾连接的N个关节，所述控制装置包括摄像头、显示屏、力感知系统、前进控制系统以及弯曲控制系统，所述摄像头设置在最前端的关节上并连接所述显示屏的输入端，所述力感知系统包括设置在每个关节上的压力传感器和连接所述压力传感器的压力采集模块，所述前进控制系统包括移动控制电路和连接所述移动控制电路的输出端的移动驱动电路，所述移动控制电路连接有前进操作手柄，所述移动驱动电路驱动连接所述弯曲本体进行直线移动，所述弯曲控制系统包括弯曲控制电路、连接所述弯曲控制电路的输出端的第一弯曲驱动电路和N‑1个第二弯曲驱动电路，所述弯曲控制电路还连接有弯曲操作手柄，所述第一弯曲驱动电路驱动连接最前端关节进行旋转转弯，所述N‑1个第二弯曲驱动电路分别驱动连接N‑1个后续关节进行旋转转弯，所述弯曲控制电路的输入端还分别连接所述摄像头、所述压力采集模块以及所述移动控制电路；所述压力传感器包括不锈钢基底片和三个电阻应变片，所述不锈钢基底片沿周向环绕在每个关节的中段位置处，所述三个电阻应变片沿周向均布设置在所述不锈钢基底片上；所述不锈钢基底片具有两个连接端，所述不锈钢基底片环绕在所述关节上时，所述两个连接端连接在一起并且构成连接点，其中一个电阻应变片与所述连接点相对环绕后的不锈钢基底片的中心点对称设置，另外两个电阻应变片相对所述连接点对称；所述弯曲控制电路包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序包括关节的弯曲姿态修正程序模块，所述关节的弯曲姿态修正程序模块被所述处理器执行时实现以下步骤，实时获取介入肠道内的内窥镜机器人的关节与肠道内壁之间的接触力，当有多个关节的接触力大于设定阈值时，介入肠道内并位于最后端的关节为调节关节，当只有唯一的关节的接触力大于设定阈值时，所述唯一的关节为调节关节，实时计算所述调节关节的调整轨迹，根据所述调整轨迹调整所述调节关节的弯曲姿态，所述调节关节为所述后续关节时，与所述调节关节相邻并位于其前侧的关节为修正关节，实时获取所述调节关节的调整轨迹并实时计算所述修正关节的修正轨迹，根据所述修正轨迹修正所述修正关节的弯曲姿态。