机器人机械臂的控制方法及系统与流程

技术特征：
1.一种机器人机械臂的控制方法，其特征在于，包括：在机械臂末端的执行器运行过程中，根据执行器的当前空间位置与骨骼的当前目标区域的空间位置确定执行器相对于当前目标区域的偏移量；根据所述偏移量，对机械臂进行控制，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述偏移量，对机械臂进行控制，以将执行器的运动限定在预先规划的当前目标区域内的步骤包括：在执行器运行时，启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值c和多个自由度方向上的偏移量δx，输出与被操作方向相反的反馈力f，f＝δx*c，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，执行器向当前目标区域切入的方向记为进深方向，在当前目标区域内并与切入方向垂直的方向记为横向，与当前目标区域垂直的方向记为垂直方向；偏移量包括进深方向的偏移值、横向的偏移值、垂直方向的偏移值；进深方向上的虚拟弹簧的预设刚度值等于或小于横向上的虚拟弹簧的预设刚度值，横向上的虚拟弹簧的刚度值小于垂直方向上的虚拟弹簧的刚度值；且进深方向上的虚拟弹簧的刚度值、横向上的虚拟弹簧的刚度值均小于或等于第一平移预设刚度阈值，垂直方向上的虚拟弹簧的刚度值大于或等于第二平移预设刚度阈值，以使执行器沿进深方向、横向中的至少一个方向自由平移，并将执行器沿垂直方向的平移限定在预设平移位移阈值内。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述偏移量还包括绕进深方向旋转的偏移值、绕横向旋转的偏移值、绕垂直方向旋转的偏移值；以垂直方向为轴的旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值小于以进深方向为轴的旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值，并小于以横向为轴的旋转方向上虚拟弹簧的刚度值；且以垂直方向为轴的旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值小于或等于第一旋转预设刚度阈值；以进深方向为轴的旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值、以横向为轴的旋转方向上的虚拟弹簧的刚度值大于或等于第二旋转预设刚度阈值，以使执行器以垂直方向为轴在所述目标区域内自由旋转，并将执行器以进深方向为轴、以横向为轴的旋转的位移分别限定在预设旋转位移阈值内。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在对机械臂进行控制之前，所述控制方法还包括：获取骨骼的三维模型中骨骼上的规划点在三维模型坐标系下的空间位置和实体的骨骼上的术中标记点在世界坐标系下的空间位置；将规划点在三维坐标系下的空间位置与术中标记点在世界坐标系下的空间位置进行粗配准，得到粗配准矩阵；获取实体的骨骼上的划线点集在世界坐标系下的空间位置；根据所述粗配准矩阵将所述划线点集在世界坐标系下的空间位置与三维模型进行精配准，以将世界坐标系配准到三维模型坐标系。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在执行器运行前，当机械臂被操作至骨骼处时，根据三维模型坐标系中规划的骨骼的当前目标区域的空间位置、执行器的当前空间位置确定当前目标区域的空间位置与执行器的当前空间位置之间的位置差量；根据所述位置差量确定机械臂被操作的位移量；在三维模型中显示与所述位移量对应的指示调节信息，以使操作者根据所述指示调节信息操作机械臂，从而将执行器调整至使其平面与当前目标区域共面。7.一种机器人机械臂的控制系统，其特征在于，包括：确定单元，在机械臂末端的执行器运行过程中，根据执行器的当前空间位置与骨骼的当前目标区域的空间位置确定执行器相对于当前目标区域的偏移量；控制单元，根据所述偏移量，对机械臂进行控制，以将执行器的运动限定在当前目标区域内。8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制单元进一步被配置成：在执行器运行时，启动以虚拟弹簧和阻尼器为模型的笛卡尔阻尼控制模式，机械臂基于多个自由度方向上的各个虚拟弹簧的预设刚度值c和多个自由度方向上的偏移量δx，输出与被操作方向相反的反馈力f，f＝δx*c，从而将执行器的运动限定在当前目标区域内。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6任意一项所述的机器人机械臂的控制方法。10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1-6任意一项所述的机器人机械臂的控制方法。

技术总结
本公开公开了一种机器人机械臂的控制方法及系统，方法包括在机械臂末端的执行器运行过程中，根据执行器的当前空间位置与骨骼的当前目标区域的空间位置确定执行器相对于当前目标区域的偏移量；根据所述偏移量，对机械臂进行控制，以将执行器的运动限定在目标区域内。通过对机械臂进行控制，实现执行器的运动范围的限制，能够提高手术过程中截骨动作的安全性、精确性，从而克服了无法保证截骨动作安全性的技术问题。全性的技术问题。全性的技术问题。


技术研发人员：张逸凌 刘星宇
受保护的技术使用者：张逸凌
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2022/1/10