控制穿刺针运动的方法、设备和电动穿刺末端执行系统与流程

本申请涉及穿刺辅助，特别是涉及一种控制穿刺针运动的方法、装置、运算设备、电动穿刺末端执行系统、存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、电动穿刺末端执行器广泛用于穿刺手术机器人系统。电动穿刺末端执行器包括电机、传动机构和穿刺针。因为传动机构制造过程中会存在背隙，所以当手术机器人控制穿刺针运动到预设目标位置时，穿刺针实际无法到达目标位置。由于穿刺针会进入人体，所以穿刺针的位置精度对手术精度和安全性非常重要。

2、传统技术提供的方案依靠单一的背隙值进行补偿校正，穿刺针的位置精度有时达不到要求，手术精度和安全性不足。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种控制穿刺针运动的方法、装置、运算设备、电动穿刺末端执行系统、存储介质和计算机程序产品。

2、本申请提供一种控制穿刺针运动的方法，所述方法包括：

3、根据穿刺针目标位置以及穿刺针当前位置，得到穿刺针的当前运动方向；

4、根据所述穿刺针的当前运动方向以及上次运动方向，得到当前运动场景；

5、获取与所述当前运动场景对应的背隙标定值；

6、根据所述背隙标定值，对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置；

7、控制所述电机运动到所述电机目标位置，以带动所述穿刺针到达所述穿刺针目标位置。

8、在一个实施例中，获取与所述当前运动场景对应的背隙标定值，包括：

9、获取各种运动场景与相应背隙标定值之间的对应关系；

10、根据所述对应关系和所述当前运动场景，确定与所述当前运动场景对应的背隙标定值。

11、在一个实施例中，获取各种运动场景与相应背隙标定值之间的对应关系，包括：

12、在标定阶段，依次以每一运动场景为待标定运动场景；

13、控制电机运动使穿刺针沿所述待标定运动场景包括的上次运动方向运动，再控制电机运动使穿刺针沿所述待标定运动场景包括的当前运动方向运动，以使所述穿刺针先后到达两个位置；

14、根据所述穿刺针先后到达的两个位置，得到所述待标定运动场景对应的实际位移量；

15、根据在使所述穿刺针先后到达两个位置的运动过程中所述电机的转动量，得到所述待标定运动场景对应的理论位移量；

16、根据所述待标定运动场景对应的实际位移量和理论位移量之间的差异，确定所述待标定运动场景对应的背隙标定值，以获得所述待标定运动场景与相应背隙标定值之间的对应关系。

17、在一个实施例中，根据所述待标定运动场景对应的实际位移量和理论位移量之间的差异，确定所述待标定运动场景对应的背隙标定值，包括：

18、根据所述待标定运动场景在多次标定时的实际位移量和理论位移量之间的差异值，得到多个差异值；

19、对多个差异值进行求平均处理，得到所述待标定运动场景对应的背隙标定值。

20、在一个实施例中，当所述待标定运动场景包括的向上运动方向和向下运动方向时，所述穿刺针先后到达的两个位置包括上电气限位和下电气限位。

21、在一个实施例中，所述方法还包括：

22、根据设有所述穿刺针和所述电机的电动穿刺末端执行器的电机位置编码器，得到在使所述穿刺针先后到达两个位置的运动过程中所述电机先后到达的两个位置；

23、根据所述电机先后到达的两个位置，得到所述电机的转动量。

24、在一个实施例中，根据所述背隙标定值，对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置，包括：

25、获取与所述背隙标定值对应的转动量；

26、根据与所述背隙标定值对应的转动量和电机当前位置，得到电机目标位置。

27、在一个实施例中，所述方法还包括：

28、在校正阶段，依次以每种运动场景作为待评估运动场景；

29、根据穿刺针沿所述待评估运动场景包括的当前运动方向从当前位置运动至相应电气限位，得到穿刺针需移动距离；

30、根据所述穿刺针需移动距离、电机当前位置以及所述待评估运动场景对应的背隙标定值，得到电机需到达位置；

31、当所述电机运动到所述电机需到达位置时未收到相应电气限位的触发信号，则对所述待评估运动场景对应的背隙标定值进行校正。

32、本申请提供一种控制穿刺针运动的装置，所述装置包括：

33、当前运动方向确定模块，用于根据穿刺针目标位置以及穿刺针当前位置，得到穿刺针的当前运动方向；

34、当前运动场景确定模块，用于根据所述穿刺针的当前运动方向以及上次运动方向，得到当前运动场景；

35、背隙值获取模块，用于获取与所述当前运动场景对应的背隙标定值；

36、电机位置确定模块，用于根据所述背隙标定值，对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置；

37、控制处理模块，用于控制所述电机运动到所述电机目标位置，以带动所述穿刺针到达所述穿刺针目标位置。

38、本申请提供一种运算设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行上述方法。

39、本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述方法。

40、本申请提供一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述方法。

41、本申请提供一种电动穿刺末端执行系统，所述系统包括运算设备和电动穿刺末端执行器；

42、所述电动穿刺末端执行器包括电机、传动机构、夹持机构、穿刺针和运算设备；

43、所述夹持机构用于夹持所述穿刺针；

44、所述电机运动时，通过所述传动机构带动所述夹持机构运动，以使所述穿刺针运动；

45、所述运算设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

46、上述控制穿刺针运动的方法、装置、运算设备、电动穿刺末端执行系统、存储介质和计算机程序产品，根据穿刺针目标位置以及穿刺针当前位置，得到穿刺针的当前运动方向；根据穿刺针的当前运动方向以及上次运动方向，得到当前运动场景；获取与当前运动场景对应的背隙标定值；根据背隙标定值，对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置；控制电机运动到电机目标位置，以带动穿刺针到达穿刺针目标位置。本申请提供的方案根据穿刺针运动方向的变化，细分出多种运动场景，每一种运动场景有对应的背隙标定值，由此，后续可以在穿刺手术过程中，确定出穿刺针的当前运动场景，进而得到相应的背隙标定值，以对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置，通过控制电机运动到电机目标位置，以带动穿刺针到达穿刺针目标位置，提高穿刺针的位置精度，手术精度和安全性有所提升。

1.一种控制穿刺针运动的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取与所述当前运动场景对应的背隙标定值，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取各种运动场景与相应背隙标定值之间的对应关系，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述待标定运动场景对应的实际位移量和理论位移量之间的差异，确定所述待标定运动场景对应的背隙标定值，包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述待标定运动场景包括的向上运动方向和向下运动方向时，所述穿刺针先后到达的两个位置包括上电气限位和下电气限位。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述背隙标定值，对电机当前位置进行补偿计算，得到电机目标位置，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种运算设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种电动穿刺末端执行系统，其特征在于，所述系统包括运算设备和电动穿刺末端执行器；