針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法，首先假設(shè)醫(yī)療外科機(jī)器人的基坐標(biāo)系和末端坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系：nT0=1T0*2T1*3T2*4T3*5T4*6T5…i+1Ti…nTn－1；然后，通過目標(biāo)函數(shù)<img file="DDA0000437030340000011.TIF" wi="752" he="123" />對醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并取其最小值作為優(yōu)化后的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)。能直接同步得到對應(yīng)于高精度的關(guān)節(jié)參數(shù)，針對醫(yī)療外科機(jī)器人的工作環(huán)境，能更有針對性的在工作空間內(nèi)最大程度的提高機(jī)器人的精度。
【專利說明】針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化技術(shù)，尤其涉及一種針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也對其精度提出了更高的要求，尤其是應(yīng)用于臨床的醫(yī)療外科機(jī)器人醫(yī)療外科機(jī)器人更是注重精度，這也是病人的生命安全對醫(yī)療外科機(jī)器人提出的必然要求。
[0003]近些年，出現(xiàn)了軸線測量法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代標(biāo)定技術(shù)，但這些方法或多或少存在一定的弊端，譬如精度提高不顯著、學(xué)習(xí)效率低、易于陷入局部最優(yōu)等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，軸線測量法是借助光學(xué)攝像頭，采取軸線測量標(biāo)定的方法，基于最小二乘法對數(shù)據(jù)的處理，得到機(jī)器人實(shí)際的運(yùn)動學(xué)模型，并通過空間幾何計(jì)算得到該機(jī)器人的實(shí)際關(guān)節(jié)參數(shù)。
[0005]主要標(biāo)定過程如下: [0006]通過上位機(jī)控制醫(yī)療外科機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運(yùn)動到關(guān)節(jié)零位。
[0007]對于機(jī)器人的移動關(guān)節(jié)，在其它關(guān)節(jié)均處于關(guān)節(jié)零位并保持不變的情況下，控制該關(guān)節(jié)按一定的步長移動，每運(yùn)動到一個(gè)位置時(shí)，用雙目攝像頭測量并記錄下機(jī)器人針尖點(diǎn)的位置坐標(biāo)，然后對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行空間直線的擬合，便可求得關(guān)節(jié)軸線。
[0008]對于醫(yī)療外科機(jī)器人的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，在其它關(guān)節(jié)均處于關(guān)節(jié)零位并保持不變的情況下，控制該關(guān)節(jié)按一定的步長轉(zhuǎn)動，每運(yùn)動到一個(gè)位置時(shí)，用雙目攝像頭測量并記錄下機(jī)器人針尖點(diǎn)的位置坐標(biāo)，然后對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行空間球面和平面的擬合，便可求得通過球心且垂直于平面的關(guān)節(jié)軸線和圓心坐標(biāo)。
[0009]如圖1所示，由一系列擬合得到的關(guān)節(jié)軸線和圓心坐標(biāo)，便可建立機(jī)器人的實(shí)際DH模型，進(jìn)而通過空間幾何計(jì)算求得腦外科機(jī)器人的實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0010]上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn):
[0011]對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行空間直線、球面、平面的擬合存在誤差；DH模型的空間幾何計(jì)算工作量大，且可能忽略存在微量誤差的參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種能提高機(jī)器人精度的針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法。
[0013]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0014]本發(fā)明的針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法，首先假設(shè)醫(yī)療外科機(jī)器人的基坐標(biāo)系和末端坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系1+1χ....ηΤη_ 17η為非O正整數(shù)；
[0015]然后，通過以下目標(biāo)函數(shù)對醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化:[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，首先假設(shè)醫(yī)療外科機(jī)器人的基坐標(biāo)系和末端坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系
— 為非O正整數(shù)； 然后，通過以下目標(biāo)函數(shù)對醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化:
2.—種權(quán)利要求1所示的針對手術(shù)空間的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，通過下式取所述目標(biāo)函數(shù)的最小值作為優(yōu)化后的醫(yī)療外科機(jī)器人的參數(shù):

【文檔編號】A61B19/00GK103720514SQ201310685116
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張安吉, 劉達(dá) 申請人:張安吉, 劉達(dá)