一种多关节机器人非奇异评价控制方法及装置与流程

本申请涉及手术机器人，具体而言，涉及一种多关节机器人非奇异评价控制方法及装置。

背景技术：

1、在膝关节置换手术（tka）中，机械臂以被动协作的方式参与工作，常见的方式为：机械臂通过运动学约束为截骨平面运动提供虚拟约束，提高平面截骨精度，辅助术者更精准更高效的完成平面截骨操作。

2、机械臂由于其物理构型限制，关节空间与笛卡尔末端空间映射关系在某些时刻存在奇异现象，会导致截骨时灵活度不足，具体表现为：末端出现微小变化时关节空间某些关节速度与加速度突变，造成不稳定现象，影响手术精度与安全性。

3、基于此，提出一种避开奇异现象的多关节机器人非奇异评价控制方案。

技术实现思路

1、本申请解决的问题是机械臂的奇异现象会导致截骨时灵活度不足。

2、为解决上述问题，本申请第一方面提供了一种多关节机器人非奇异评价控制方法，包括：

3、获取机械臂运动学参数和当前关节角；

4、计算平面约束下的当前关节角的非奇异评价指标；

5、根据所述非奇异评价指标，对机械臂进行操作控制。

6、本申请第二方面提供了一种多关节机器人非奇异评价控制装置，其包括：

7、参数获取模块，其用于获取机械臂运动学参数和当前关节角；

8、指标计算模块，其用于计算平面约束下的当前关节角的非奇异评价指标；

9、机械臂控制模块，其用于根据所述非奇异评价指标，对机械臂进行操作控制。

10、本申请第三方面提供了一种电子设备，其包括：存储器和处理器；

11、所述存储器，其用于存储程序；

12、所述处理器，耦合至所述存储器，用于执行所述程序，以用于：

13、获取机械臂运动学参数和当前关节角；

14、计算平面约束下的当前关节角的非奇异评价指标；

15、根据所述非奇异评价指标，对机械臂进行操作控制。

16、本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行实现上述所述的多关节机器人非奇异评价控制方法。

17、本申请中，通过计算关节角的非奇异评价指标，从而可以控制机械臂在奇异评价指标较高的关节角之间进行姿态变换，避免机械臂运动过程中临近奇异位，解决机械臂的奇异现象会导致截骨时灵活度不足的问题。

技术特征：

1.一种多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，所述计算平面约束下的当前关节角的非奇异评价指标，包括：

3.根据权利要求2所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，所述根据机械臂运动学参数和当前关节角，确定机械臂本体灵活度，包括：

4.根据权利要求2所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，所述获取随机单位向量在机械臂末端法兰坐标系下的约束平面上的非齐次投影向量，包括：

5.根据权利要求2-4中任一项所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，所述非齐次投影向量的方向灵活度的计算公式为：

6.根据权利要求3或4所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，所述机械臂本体灵活度的计算公式为：

7.根据权利要求4所述的多关节机器人非奇异评价控制方法，其特征在于，投影后向量的计算公式为：

8.一种多关节机器人非奇异评价控制装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现权利要求1-7任一项所述的多关节机器人非奇异评价控制方法。

技术总结
本申请提供了一种多关节机器人非奇异评价控制方法及装置，所述方法包括：获取机械臂运动学参数和当前关节角；计算平面约束下的当前关节角的非奇异评价指标；根据所述非奇异评价指标，对机械臂进行操作控制。本申请中，通过计算关节角的非奇异评价指标，从而可以控制机械臂在奇异评价指标较高的关节角之间进行姿态变换，避免机械臂运动过程中临近奇异位，解决机械臂的奇异现象会导致截骨时灵活度不足的问题。

技术研发人员：张逸凌,刘星宇
受保护的技术使用者：北京长木谷医疗科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7