一种腹腔手术机器人的全自动实时标定方法、装置及系统与流程

技术特征：
1.一种腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，包括：建立机械臂的旋量运动学模型，具体包括：根据旋量模型建立所述机械臂的正运动学模型，所述正运动学模型包括：其中，g(θ)表示机械臂关节运动参数为θ
i
时的末端位姿，g(0)表示关节零位对应的末端位姿，表示与θ
i
对应的运动旋量，i=1，2，...，11；获取所述机械臂的末端位姿，根据所述末端位姿确定所述机械臂的名义关节运动变量；根据运动学参数控制所述机械臂运动，获取所述机械臂的实际关节运动变量；根据所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量判断关节运动变量精度是否满足预设条件，当所述关节运动变量精度不满足所述预设条件时，采用遗传算法对所述运动学参数进行辨识以更新所述运动学参数。2.根据权利要求1所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，所述根据所述末端位姿确定所述机械臂的名义关节运动变量包括：根据第一公式确定所述名义关节运动变量，其中，所述第一公式包括：其中，θ
n
表示所述名义关节运动变量，f表示运动学逆解方程，x表示旋量运动学参数。3.根据权利要求1所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，所述获取所述机械臂的末端位姿包括：通过动态跟踪仪实时跟踪多面体标靶的位姿，当所述机械臂运动并保持指定位姿，且所述多面体标靶的位姿在预设时间内未发生改变时，采集当前位姿，其中，所述多面体标靶安装在所述机械臂的末端。4.根据权利要求1所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，所述根据所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量判断关节运动变量精度是否满足预设条件包括：将所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量代入所述旋量运动学模型得到两组位姿，当两组位姿的位置误差不大于0.5mm且姿态误差不大于1
°
时，判断所述关节运动变量精度满足预设条件。5.根据权利要求1所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，所述采用遗传算法对所述运动学参数进行辨识以更新所述运动学参数包括：根据所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量构建目标函数，所述目标函数为：其中，f(θ,x)表示目标函数，x表示旋量运动学参数，θ
ir
表示所述实际关节运动变量，θ
in
表示所述名义关节运动变量。6.根据权利要求5所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，其特征在于，所述采用遗传算法对所述运动学参数进行辨识以更新所述运动学参数还包括：设置所述旋量运动学参数为染色体，设置所述目标函数为适应度函数，设置名义运动学参数为染色体初值。7.一种腹腔手术机器人的全自动实时标定装置，其特征在于，包括：
建模模块，用于建立机械臂的旋量运动学模型，具体包括：根据旋量模型建立所述机械臂的正运动学模型，所述正运动学模型包括：其中，g(θ)表示机械臂关节运动参数为θ
i
时的末端位姿，g(0)表示关节零位对应的末端位姿，表示与θ
i
对应的运动旋量，i=1，2，...，11；第一运动变量模块，用于获取所述机械臂的末端位姿，根据所述末端位姿确定所述机械臂的名义关节运动变量；第二运动变量模块，用于根据运动学参数控制所述机械臂运动，获取所述机械臂的实际关节运动变量；标定模块，用于根据所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量判断关节运动变量精度是否满足预设条件，当所述关节运动变量精度不满足所述预设条件时，采用遗传算法对所述运动学参数进行辨识以更新所述运动学参数。8.一种腹腔手术机器人的全自动实时标定系统，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1至6任一项所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法。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程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至6任一项所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法。

技术总结
本发明提供了一种腹腔手术机器人的全自动实时标定方法、装置及系统，涉及腹腔手术机器人技术领域。本发明所述的腹腔手术机器人的全自动实时标定方法，包括：建立机械臂的旋量运动学模型；获取所述机械臂的末端位姿，根据所述末端位姿确定所述机械臂的名义关节运动变量；根据运动学参数控制所述机械臂运动，获取所述机械臂的实际关节运动变量；根据所述名义关节运动变量和所述实际关节运动变量判断关节运动变量精度是否满足预设条件，当所述关节运动变量精度不满足所述预设条件时，采用遗传算法对所述运动学参数进行辨识以更新所述运动学参数。本发明所述的技术方案，可以有效识别运动学参数，进而提高了机械臂运动精度。进而提高了机械臂运动精度。进而提高了机械臂运动精度。


技术研发人员：赵佳伟 王伟 文洋 张瑞康
受保护的技术使用者：苏州康多机器人有限公司
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/5/25