本申請(qǐng)涉及醫(yī)療器械，特別地涉及一種手術(shù)機(jī)器人的定位方法、系統(tǒng)、手術(shù)機(jī)器人和存儲(chǔ)介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、鉸接式手術(shù)機(jī)器人采用機(jī)械臂模仿人類(lèi)手臂的動(dòng)作，通過(guò)配置旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使機(jī)械臂能夠靈活地進(jìn)行活動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)的手術(shù)機(jī)器人會(huì)采用應(yīng)變片感應(yīng)關(guān)節(jié)彎曲應(yīng)力，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，來(lái)控制機(jī)械臂的下一步操作。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)變片的檢測(cè)數(shù)據(jù)易受溫度等環(huán)境噪聲干擾，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，進(jìn)而造成機(jī)械臂定位偏差，影響機(jī)械臂移動(dòng)的準(zhǔn)確性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決或至少部分地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N手術(shù)機(jī)器人的定位方法，應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人包括操作臂，所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；
2、所述方法包括：
3、獲取各個(gè)關(guān)節(jié)在本次檢測(cè)的關(guān)節(jié)彎曲角度，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述關(guān)節(jié)彎曲角度由對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)處應(yīng)變片檢測(cè)的電阻參數(shù)確定；
4、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)；
5、根據(jù)所述各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)；
6、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度，獲得所述操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)。
7、可選地，每個(gè)所述關(guān)節(jié)上安裝有至少兩個(gè)應(yīng)變片，所述獲取各個(gè)關(guān)節(jié)在本次檢測(cè)的關(guān)節(jié)彎曲角度，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括：
8、獲取各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的各個(gè)應(yīng)變片本次檢測(cè)的電阻參數(shù)，得到第一電阻參數(shù)數(shù)據(jù)；
9、根據(jù)所述第一電阻參數(shù)數(shù)據(jù)確定各關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲偏航角和關(guān)節(jié)彎曲俯仰角，將每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲偏航角和關(guān)節(jié)彎曲俯仰角作為所述關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)。
10、可選地，所述手術(shù)機(jī)器人還包括電機(jī)，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述操作臂，所述根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，包括：
11、獲取所述電機(jī)的電機(jī)輸入角度數(shù)據(jù)；
12、根據(jù)所述電機(jī)輸入角度數(shù)據(jù)、各個(gè)所述關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)校準(zhǔn)參數(shù)確定每個(gè)所述關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，所述預(yù)設(shè)校準(zhǔn)參數(shù)包括運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和電機(jī)軸參數(shù)。
13、可選地，所述根據(jù)所述各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)，包括：
14、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)本次的所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算彎曲角度協(xié)方差；
15、獲取所述應(yīng)變片的測(cè)量噪聲協(xié)方差；
16、根據(jù)所述彎曲角度協(xié)方差、所述測(cè)量噪聲協(xié)方差和預(yù)設(shè)的應(yīng)變片參數(shù)確定卡爾曼增益；
17、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)本次的所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)、所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述卡爾曼增益確定每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)。
18、可選地，所述根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度，獲得所述操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)，包括：
19、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度確定所述尖端位置的關(guān)節(jié)模塊到遠(yuǎn)端的關(guān)節(jié)模塊，直到近端的關(guān)節(jié)模塊中兩兩相鄰關(guān)節(jié)模塊的空間變換矩陣，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的空間變換矩陣；
20、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的空間變換矩陣確定所述尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)。
21、本申請(qǐng)的實(shí)施方式還提供了一種手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)，
22、應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)包括操作臂；所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；所述操作臂與中央處理單元連接，所述中央處理單元用于：
23、獲取各個(gè)關(guān)節(jié)在本次檢測(cè)的關(guān)節(jié)彎曲角度，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述關(guān)節(jié)彎曲角度是根據(jù)所述關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片檢測(cè)的電阻參數(shù)確定得到；
24、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)；
25、根據(jù)所述各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)；
26、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度，獲得所述操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)。
27、本申請(qǐng)的實(shí)施方式還提供了一種手術(shù)機(jī)器人，
28、所述手術(shù)機(jī)器人包括操作臂；所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；所述操作臂與中央處理單元連接，所述中央處理單元用于：
29、獲取各個(gè)關(guān)節(jié)在本次檢測(cè)的關(guān)節(jié)彎曲角度，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述關(guān)節(jié)彎曲角度是根據(jù)所述關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片檢測(cè)的電阻參數(shù)確定得到；
30、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)；
31、根據(jù)所述各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)；
32、根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度，獲得所述操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)。
33、本申請(qǐng)的實(shí)施方式還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有程序指令，程序指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行前述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法。
34、本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)程序的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)程序可操作來(lái)使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如本申請(qǐng)實(shí)施例中記載的任何一種手術(shù)機(jī)器人的定位方法所描述的部分或全部步驟。該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以為一個(gè)軟件安裝包。
35、本申請(qǐng)的實(shí)施方式通過(guò)獲取各個(gè)關(guān)節(jié)在本次檢測(cè)的關(guān)節(jié)彎曲角度，得到各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)，關(guān)節(jié)彎曲角度是根據(jù)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變片檢測(cè)的電阻參數(shù)確定得到；根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)；根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)；根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和操作臂長(zhǎng)度，獲得操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)，如此，可結(jié)合關(guān)節(jié)彎曲角度的檢測(cè)數(shù)據(jù)和估計(jì)數(shù)據(jù)確定關(guān)節(jié)角度調(diào)整數(shù)據(jù)，對(duì)關(guān)節(jié)彎曲角度的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，減少溫度等噪聲對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，保證操作臂的尖端位置和方向定位的準(zhǔn)確性。
1.一種手術(shù)機(jī)器人的定位方法，應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人包括操作臂，所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法，其特征在于，每個(gè)所述關(guān)節(jié)上安裝有至少兩個(gè)應(yīng)變片；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法，其特征在于，所述手術(shù)機(jī)器人還包括電機(jī)，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述操作臂；
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一檢測(cè)數(shù)據(jù)和所述關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)，確定本次各關(guān)節(jié)所對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)的所述關(guān)節(jié)角度的第一調(diào)整數(shù)據(jù)和所述操作臂長(zhǎng)度，獲得所述操作臂的尖端的方位參數(shù)和移動(dòng)參數(shù)，包括：
6.一種手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)包括操作臂；所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；所述操作臂與中央處理單元連接，所述中央處理單元用于：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述操作臂上設(shè)置有控制器模塊，所述控制器模塊與所述應(yīng)變片連接，所述控制器模塊包括微控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)單元，其中，
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的手術(shù)機(jī)器人的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述手術(shù)機(jī)器人還包括電機(jī)，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述操作臂，在所述根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)前一次的關(guān)節(jié)角度的第二調(diào)整數(shù)據(jù)，得到各個(gè)關(guān)節(jié)本次的關(guān)節(jié)彎曲角度的第一估計(jì)數(shù)據(jù)方面，所述中央處理單元具體用于：
9.一種手術(shù)機(jī)器人，其特征在于，所述手術(shù)機(jī)器人包括操作臂；所述操作臂包括多個(gè)彼此連接的關(guān)節(jié)模塊，所述關(guān)節(jié)模塊之間連接的每個(gè)關(guān)節(jié)處都分別設(shè)置有應(yīng)變片；所述操作臂與中央處理單元連接，所述中央處理單元用于：
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有程序指令，其特征在于，所述程序指令被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的手術(shù)機(jī)器人的定位方法。