本技術(shù)涉及醫(yī)療機(jī)械，具體涉及一種手術(shù)機(jī)器人、控制方法及計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、微創(chuàng)手術(shù)是指利用腹腔鏡、胸腔鏡等現(xiàn)代醫(yī)療器械及相關(guān)設(shè)備在人體腔體內(nèi)部施行手術(shù)的一種手術(shù)方式。相比傳統(tǒng)手術(shù)方式，微創(chuàng)手術(shù)具有創(chuàng)傷小、疼痛輕、恢復(fù)快等優(yōu)勢。隨著科技的進(jìn)步，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，并被廣泛應(yīng)用。微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人通常包括主控制臺及從操作設(shè)備，主控制臺包括手柄，醫(yī)生通過操作手柄向從操作設(shè)備發(fā)送控制命令，控制從操作設(shè)備上的手術(shù)器械執(zhí)行相應(yīng)動作。

2、在醫(yī)生操縱手柄時，通過對連接手柄的關(guān)節(jié)進(jìn)行力矩補(bǔ)償，可以避免或減緩醫(yī)生在操作手柄時需要額外克服重力等阻力而出現(xiàn)手臂疲勞，改善醫(yī)生的操作體驗(yàn)。然而，現(xiàn)有技術(shù)主要針對重力進(jìn)行補(bǔ)償，沒有考慮摩擦力的影響，導(dǎo)致補(bǔ)償效果不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供一種手術(shù)機(jī)器人、控制方法及計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，通過對各關(guān)節(jié)進(jìn)行摩擦力補(bǔ)償，且摩擦力補(bǔ)償量關(guān)聯(lián)于各關(guān)節(jié)的速度及手柄的線速度和/或角速度，能夠更好提升輸入裝置的操作體驗(yàn)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供一種手術(shù)機(jī)器人，所述手術(shù)機(jī)器人包括主控制臺、從操作設(shè)備和控制裝置，所述主控制臺包括輸入裝置，所述從操作設(shè)備被配置為安裝手術(shù)器械，所述輸入裝置用于操控所述手術(shù)器械運(yùn)動，所述輸入裝置包括多個關(guān)節(jié)以及手柄，所述手柄與所述多個關(guān)節(jié)的最近端關(guān)節(jié)相連接，所述控制裝置被配置成用于：

3、在所述主控制臺與所述從操作設(shè)備之間建立主從控制后，獲取所述輸入裝置的各關(guān)節(jié)的第一速度；

4、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度，確定所述手柄的線速度和/或角速度；

5、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度及手柄的線速度和/或角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的摩擦力補(bǔ)償量；

6、將所述摩擦力補(bǔ)償量施加至對應(yīng)所述各關(guān)節(jié)的致動器。

7、在一個實(shí)施例中，根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度，確定所述手柄的線速度和/或角度速度之前，所述控制裝置被配置成用于：

8、對所述各關(guān)節(jié)的第一速度進(jìn)行濾波處理。

9、在一個實(shí)施例中，對所述各關(guān)節(jié)的第一速度進(jìn)行濾波處理時，所述控制裝置被配置成用于：

10、獲取所述各關(guān)節(jié)在當(dāng)前時刻的速度的絕對值；

11、當(dāng)關(guān)節(jié)的速度的絕對值大于或等于預(yù)設(shè)閾值時，關(guān)節(jié)的速度的符號與當(dāng)前時刻的速度的符號一致；當(dāng)關(guān)節(jié)的速度的絕對值小于預(yù)設(shè)閾值時，關(guān)節(jié)的速度的符號與上一時刻的速度的符號一致；

12、根據(jù)關(guān)節(jié)的速度的符號與速度的絕對值，確定所述各關(guān)節(jié)的經(jīng)過濾波處理的第一速度。

13、在一個實(shí)施例中，根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度，確定所述手柄的線速度和/或角速度時，所述控制裝置被配置成用于：

14、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一位置確定所述輸入裝置在當(dāng)前時刻的姿態(tài)的雅克比矩陣；

15、根據(jù)所述雅克比矩陣以及所述各關(guān)節(jié)的第一速度，確定所述手柄的線速度和/或角速度。

16、在一個實(shí)施例中，根據(jù)各關(guān)節(jié)的第一速度及所述手柄的線速度和/或角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的摩擦力補(bǔ)償量時，所述控制裝置被配置成用于：

17、根據(jù)所述關(guān)節(jié)的第一速度確定摩擦力目標(biāo)補(bǔ)償量；

18、根據(jù)所述手柄的線速度和/或角速度，確定各關(guān)節(jié)的第一調(diào)整系數(shù)；

19、根據(jù)所述第一調(diào)整系數(shù)和所述摩擦力目標(biāo)補(bǔ)償量確定所述摩擦力補(bǔ)償量。

20、在一個實(shí)施例中，所述第一調(diào)整系數(shù)與所述手柄的線速度模長呈線性關(guān)系或者非線性關(guān)系，或者所述第一調(diào)整系數(shù)與所述手柄的線速度和角速度模長呈線性關(guān)系或者非線性關(guān)系。

21、在一個實(shí)施例中，所述各關(guān)節(jié)包括用于調(diào)節(jié)所述手柄位置的多個位置關(guān)節(jié)和用調(diào)節(jié)所述手柄姿態(tài)的多個姿態(tài)關(guān)節(jié)，所述多個位置關(guān)節(jié)的所述第一調(diào)整系數(shù)關(guān)聯(lián)于所述手柄的線速度，所述多個姿態(tài)關(guān)節(jié)的第一調(diào)整系數(shù)關(guān)聯(lián)于所述手柄的角速度。

22、在一個實(shí)施例中，在所述手柄的線速度小于第一閾值時，所述第一調(diào)整系數(shù)為第一固定值，在所述手柄的線速度大于所述第一閾值并小于第二閾值時，所述第一調(diào)整系數(shù)隨所述手柄的線速度增大而增大，在所述手柄的線速度大于所述第二閾值時所述第一調(diào)整系數(shù)為第二固定值。

23、在一個實(shí)施例中，確定各關(guān)節(jié)的摩擦力目標(biāo)補(bǔ)償量時，所述控制裝置被配置成用于：

24、獲取對應(yīng)于所述各關(guān)節(jié)的摩擦力補(bǔ)償模型的摩擦力補(bǔ)償參數(shù)，其中，所述摩擦力補(bǔ)償參數(shù)是在所述主控制臺與所述從操作設(shè)備之間建立主從控制前，根據(jù)所述致動器的電流以及各關(guān)節(jié)的第二速度確定；

25、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度及所述摩擦力補(bǔ)償參數(shù)，確定所述各關(guān)節(jié)的摩擦力目標(biāo)補(bǔ)償量。

26、在一個實(shí)施例中，所述控制裝置還被配置成用于：

27、根據(jù)所述手柄的線速度和角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的阻尼量，或者根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度以及所述手柄的線速度和/或角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的阻尼量；

28、將所述阻尼量施加至對應(yīng)所述各關(guān)節(jié)的致動器。

29、在一個實(shí)施例中，確定所述各關(guān)節(jié)的阻尼量時，所述控制裝置被配置成用于：

30、根據(jù)所述手柄的線速度和角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的阻尼基礎(chǔ)量，或者根據(jù)各關(guān)節(jié)的第一速度確定所述各關(guān)節(jié)的阻尼基礎(chǔ)量；根據(jù)所述手柄的線速度和/或角速度確定阻尼基礎(chǔ)量的第二調(diào)整系數(shù)；

31、根據(jù)所述第二調(diào)整系數(shù)對所述各關(guān)節(jié)的阻尼基礎(chǔ)量進(jìn)行調(diào)整，以得到所述各關(guān)節(jié)的阻尼量。

32、在一個實(shí)施例中，所述第二調(diào)整系數(shù)與所述手柄的線速度模長呈線性關(guān)系或者非線性關(guān)系，或者所述第二調(diào)整系數(shù)與所述手柄的線速度和角速度模長呈線性關(guān)系或者非線性關(guān)系。

33、在一個實(shí)施例中，在所述手柄線速度小于第三閾值時，所述第二調(diào)整系數(shù)隨所述手柄的線速度增大而減少；在所述手柄的線速度大于所述第三閾值時，所述第二調(diào)整系數(shù)為第三固定值。

34、在一個實(shí)施例中，所述控制裝置還被配置成用于：

35、在所述主控制臺與所述從操作設(shè)備之間建立主從控制后，獲取所述各關(guān)節(jié)的第一位置；

36、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一位置，確定所述各關(guān)節(jié)的重力補(bǔ)償量和彈力補(bǔ)償量。

37、在一個實(shí)施例中，所述控制裝置被配置成用于：

38、獲取所述各關(guān)節(jié)的重力補(bǔ)償量、彈力補(bǔ)償量、摩擦力補(bǔ)償量以及阻尼量之和作為所述各關(guān)節(jié)的目標(biāo)力矩；

39、將所述各關(guān)節(jié)的目標(biāo)力矩施加至對應(yīng)于所述各關(guān)節(jié)的致動器。

40、本技術(shù)還提供一種手術(shù)機(jī)器人的控制方法，所述手術(shù)機(jī)器人包括主控制臺、從操作設(shè)備和控制裝置，所述主控制臺包括輸入裝置，所述從操作設(shè)備被配置為安裝手術(shù)器械，所述輸入裝置用于操控所述手術(shù)器械運(yùn)動，所述輸入裝置包括多個關(guān)節(jié)以及手柄，所述手柄與所述多個關(guān)節(jié)的最近端關(guān)節(jié)相連接，所述控制方法包括：

41、在所述主控制臺與所述從操作設(shè)備之間建立主從控制后，獲取所述輸入裝置的各關(guān)節(jié)的第一速度；

42、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度，確定所述手柄的線速度和/或角速度；

43、根據(jù)所述各關(guān)節(jié)的第一速度及所述手柄的線速度和/或角速度，確定所述各關(guān)節(jié)的摩擦力補(bǔ)償量；

44、將所述摩擦力補(bǔ)償量施加至所述各關(guān)節(jié)的致動器。

45、本技術(shù)還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述的手術(shù)機(jī)器人的控制方法的步驟。

46、本技術(shù)的手術(shù)機(jī)器人、控制方法及計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，手術(shù)機(jī)器人包括主控制臺、從操作設(shè)備和控制裝置，主控制臺包括輸入裝置，從操作設(shè)備被配置為安裝手術(shù)器械，輸入裝置用于操控手術(shù)器械運(yùn)動，輸入裝置包括多個關(guān)節(jié)以及手柄，手柄與多個關(guān)節(jié)的最近端關(guān)節(jié)相連接，控制裝置被配置成用于：獲取輸入裝置的各關(guān)節(jié)的速度；根據(jù)各關(guān)節(jié)的速度，確定手柄的線速度和/或角速度；根據(jù)各關(guān)節(jié)的速度及手柄的線速度和/或角速度，確定各關(guān)節(jié)的摩擦力補(bǔ)償量；將摩擦力補(bǔ)償量施加至對應(yīng)各關(guān)節(jié)的致動器。本技術(shù)的技術(shù)方案，對各關(guān)節(jié)進(jìn)行了摩擦力補(bǔ)償，且摩擦力補(bǔ)償量關(guān)聯(lián)于各關(guān)節(jié)的速度及手柄的線速度和/或角速度，能夠更好提升輸入裝置的操作體驗(yàn)。