本申請(qǐng)涉及主機(jī)器人控制，特別是涉及一種機(jī)器人主手控制方法、裝置、機(jī)器人主手、介質(zhì)和產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，通過手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行手術(shù)操作已經(jīng)逐漸成為常態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)中，手術(shù)機(jī)器人可以包括醫(yī)生操控臺(tái)和手術(shù)臺(tái)車，其中，操作人員通過操作醫(yī)生操控臺(tái)的主手來控制從端的手術(shù)臺(tái)車進(jìn)行手術(shù)。

2、主手包括多個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)，操作人員可以通過操作多個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)，使得主手可以實(shí)現(xiàn)多自由度移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，以便為操作人員提供多維度的操作空間。

3、然而，采用現(xiàn)有技術(shù)在控制機(jī)器人主手的過程中，人手與主手的機(jī)械臂關(guān)節(jié)之間及各機(jī)械臂關(guān)節(jié)之間容易出現(xiàn)碰撞等情況，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)器人主手存在控制不靈活的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種能夠提高機(jī)械臂控制靈活性的機(jī)器人主手控制方法、裝置、機(jī)器人主手、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N機(jī)器人主手控制方法。機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接；至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；該方法包括：

3、獲取至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度，根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量；

4、根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；

5、根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度及機(jī)器人主手的末端位姿，對(duì)至少四個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行控制；機(jī)器人主手的末端位姿用于指示位于機(jī)器人主手末端的位姿。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度，包括：

7、根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的候選目標(biāo)角度；

8、根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的候選目標(biāo)角度和冗余關(guān)節(jié)的預(yù)設(shè)角度閾值，確定冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的候選目標(biāo)角度，包括：

10、比較角度變化量和預(yù)設(shè)角度變化量閾值；

11、根據(jù)比較結(jié)果，對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的候選目標(biāo)角度。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量，包括：

13、根據(jù)機(jī)器人主手運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)條件建立至少四個(gè)關(guān)節(jié)的目標(biāo)函數(shù)；

14、根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度及至少四個(gè)關(guān)節(jié)的目標(biāo)函數(shù)，確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量。

15、第二方面，本申請(qǐng)還提供了一種機(jī)器人主手控制方法。該方法包括：

16、獲取機(jī)器人主手的當(dāng)前工作模式；

17、若當(dāng)前工作模式為預(yù)設(shè)工作模式，則執(zhí)行第一方面中機(jī)器人主手控制方法的步驟；該預(yù)設(shè)工作模式包括主從工作模式及設(shè)備控制模式中的至少一種，設(shè)備控制模式為通過機(jī)器人主手對(duì)機(jī)器人從手上的設(shè)備進(jìn)行控制的模式。

18、第三方面，本申請(qǐng)還提供了一種機(jī)器人主手控制裝置。機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接；至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；該裝置包括：

19、確定模塊，用于獲取至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度，根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量；

20、更新模塊，用于根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；

21、控制模塊，用于根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度及機(jī)器人主手的末端位姿，對(duì)至少四個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行控制；機(jī)器人主手的末端位姿用于指示位于機(jī)器人主手末端的位姿。

22、第四方面，本申請(qǐng)還提供了一種機(jī)器人主手控制裝置。該裝置包括：

23、獲取模塊，用于獲取機(jī)器人主手的當(dāng)前工作模式；

24、執(zhí)行模塊，用于若當(dāng)前工作模式為預(yù)設(shè)工作模式，則執(zhí)行第一方面中機(jī)器人主手控制方法的步驟；該預(yù)設(shè)工作模式包括主從工作模式及設(shè)備控制模式中的至少一種，設(shè)備控制模式為通過機(jī)器人主手對(duì)機(jī)器人從手上的設(shè)備進(jìn)行控制的模式。

25、第五方面，本申請(qǐng)還提供了一種機(jī)器人主手，包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)及控制單元，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接，且至少四個(gè)關(guān)節(jié)與控制單元之間分別通信連接；至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；

26、控制單元，用于獲取至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度，根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量；

27、控制單元，還用于根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；

28、控制單元，還用于根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度及機(jī)器人主手的末端位姿，對(duì)至少四個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行控制；機(jī)器人主手的末端位姿用于指示位于機(jī)器人主手末端的位姿。

29、第六方面，本申請(qǐng)還提供了一種機(jī)器人主手，包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接，至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；

30、機(jī)器人主手還包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面和第二方面中機(jī)器人主手控制方法的步驟。

31、第七方面，本申請(qǐng)還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面和第二方面中機(jī)器人主手控制方法的步驟。

32、第八方面，本申請(qǐng)還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面和第二方面中機(jī)器人主手控制方法的步驟。

33、上述機(jī)器人主手控制方法、裝置、機(jī)器人主手、存儲(chǔ)介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接，且至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；通過獲取至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度，并根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量；根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；進(jìn)而，根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度及機(jī)器人主手的末端位姿，對(duì)至少四個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行控制；其中，機(jī)器人主手的末端位姿用于指示位于機(jī)器人主手末端的位姿。也就是說，本申請(qǐng)實(shí)施例所提出的機(jī)器人主手控制方法，在進(jìn)行冗余控制時(shí)，先基于各個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度計(jì)算得到冗余關(guān)節(jié)的角度變化量，進(jìn)而，根據(jù)角度變化量來確定冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；采用該方法所得到的冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度能夠?qū)崿F(xiàn)冗余關(guān)節(jié)的連續(xù)性變化，避免關(guān)節(jié)突變對(duì)用戶造成不利影響；進(jìn)一步地，采用該方法在確定出冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度之后，基于冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度和機(jī)器人主手的末端位姿，在確保末端位姿保持不變的情況下，對(duì)機(jī)器人主手的各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，能夠有效解決人手與關(guān)節(jié)連桿之間的干涉問題以及關(guān)節(jié)連桿之間的碰撞問題，提高機(jī)器人主手的控制靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)器人主手控制方法，其特征在于，所述機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接；所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述角度變化量對(duì)所述冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到所述冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述角度變化量對(duì)所述冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到所述冗余關(guān)節(jié)的候選目標(biāo)角度，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定所述冗余關(guān)節(jié)的角度變化量，包括：

5.一種機(jī)器人主手控制方法，其特征在于，所述方法包括：

6.一種機(jī)器人主手控制裝置，其特征在于，所述機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接；所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；所述裝置包括：

7.一種機(jī)器人主手控制裝置，其特征在于，所述裝置包括：

8.一種機(jī)器人主手，其特征在于，包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)及控制單元，所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接，且所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)與所述控制單元之間分別通信連接；所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；

9.一種機(jī)器人主手，其特征在于，包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接，所述至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

11.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種機(jī)器人主手控制方法、裝置、機(jī)器人主手、介質(zhì)和產(chǎn)品。機(jī)器人主手包括至少四個(gè)關(guān)節(jié)，至少四個(gè)關(guān)節(jié)之間依次連接；至少四個(gè)關(guān)節(jié)中包括至少一個(gè)冗余關(guān)節(jié)；該方法包括：獲取至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度，根據(jù)至少四個(gè)關(guān)節(jié)的初始角度和目標(biāo)函數(shù)確定冗余關(guān)節(jié)的角度變化量；根據(jù)角度變化量對(duì)冗余關(guān)節(jié)的初始角度進(jìn)行更新，得到冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度；根據(jù)冗余關(guān)節(jié)的目標(biāo)角度及機(jī)器人主手的末端位姿，對(duì)各非冗余關(guān)節(jié)及冗余關(guān)節(jié)進(jìn)行控制。采用本方法進(jìn)行冗余控制，在確保末端位姿不變的情況下，對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，能夠避免連桿碰撞和人手干涉，還能防止主手接近關(guān)節(jié)的奇異和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)極限位置，提高主手操作靈活性，進(jìn)而提高機(jī)器人控制靈活性。

技術(shù)研發(fā)人員：史淡靜,張陽(yáng),陶紅武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢聯(lián)影智融醫(yī)療科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2