[发明专利]机器人运动控制方法、系统、电子设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种机器人运动控制方法、系统、电子设备及存储介质，方法包括：获取机器人器械末端点的位置信息；根据所述位置信息判断所述器械末端点是否处于三维限制空间内，若是，则：获取所述器械末端点的运动速度，所述运动速度包括运动方向和速度大小；根据所述运动方向判断是否需要对所述器械末端点施加约束，以及在需要施加约束时，对所述器械末端点施加约束，以限制所述运动速度在至少一个方向的速度分量的大小。本发明可实现在三维限制空间内对器械末端施加约束，以对机器人操控者形成力反馈，提示操控者当前的操作可能导致器械末端点运动到三维限制空间之外，实现保证操作安全的人机交互控制。

技术领域

本发明属于机器人控制领域，尤其涉及一种机器人运动控制方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

主动约束，也称为虚拟夹具，是一种高级控制算法，可以用来辅助人类进行人机协作的操作任务。主动约束控制器根据环境和任务对机械手进行监控，各向异性地调节机械手的运动以提供辅助。主动约束提供的帮助类型可能有所不同，但它们通常用于引导用户沿着特定于任务的路径前进，或者将用户限制在某些“安全”区域内。

针对骨科手术的特点，对于以定位为主的钻孔等手术过程需要使手术工具沿着事先规划好的路径运动到目标点并进行高精度的定位，通常被称作引导型虚拟夹具；对于关节置换手术等过程需要设置铣刀的运动路径和范围，这样可以快速的铣削掉指定区域，而不对别的区域产生影响，这样的限制用机器人实现通常被称作禁止型虚拟夹具。

引导型虚拟夹具的设计能够实现引导定位功能，但不能严格防止机器人手术工具末端进入一些非期望的区域，在实际的手术操作中，对于一些特定的重要位置，例如运动路线附近的肋骨和血管等，此时并不希望手术工具接近甚至接触到这些位置，但是单靠操作者并不能保证一定能避开这些位置，做到操作安全。因此可以在这些位置设置禁止型虚拟夹具，从机器人运动约束方面解决这个问题，保证手术安全的同时降低对操作者的依赖。

无论是引导型虚拟夹具还是禁止型虚拟夹具，对工具端的约束都是在二维平面内进行的，使得约束方式单一、无法满足更多的应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中虚拟夹具对工具端额约束都是在二维平面内进行的，使得约束方式单一、无法满足更多的应用需求的缺陷，提供一种机器人运动控制方法、系统、电子设备及存储介质。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种机器人运动控制方法，包括：

获取机器人器械末端点的位置信息；

根据所述位置信息判断所述器械末端点是否处于三维限制空间内，若是，则：

获取所述器械末端点的运动速度，所述运动速度包括运动方向和速度大小；

根据所述运动方向判断是否需要对所述器械末端点施加约束，以及在需要施加约束时，对所述器械末端点施加约束，以限制所述运动速度在至少一个方向的速度分量的大小。

较佳地，所述三维限制空间被划分为多个区域，每个所述区域分别对应一个约束规则，所述约束规则用于不限制所述运动速度或限制所述运动速度在至少一个方向的速度分量的大小；

所述根据所述运动方向判断是否需要对所述器械末端点施加约束，以及在需要施加约束时，对所述器械末端点施加约束，以限制所述运动速度在至少一个方向的速度分量的大小，包括：

根据所述运动方向判断所述器械末端点朝向的区域；

获取所述朝向的区域对应的约束规则；

按照所获取的约束规则对所述器械末端点施加约束。