本發(fā)明涉及機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械臂的控制系統(tǒng)、控制方法及一種手術(shù)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
：微創(chuàng)傷外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)中，各個(gè)關(guān)節(jié)的精度決定著整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度和工作性能，而在整個(gè)系統(tǒng)中，主操作手與從機(jī)械臂的跟隨性能是保證系統(tǒng)精度的關(guān)鍵。主操作手是醫(yī)生手持的操作器，也可以簡(jiǎn)稱“主操作手”或“主手”。從機(jī)械臂是病人端機(jī)器人安裝的機(jī)械臂，手術(shù)時(shí)會(huì)插入人體內(nèi)部執(zhí)行具體手術(shù)操作，可以簡(jiǎn)稱為從手。主從機(jī)械臂之間的跟隨效果是通過(guò)主從控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其目的是通過(guò)坐標(biāo)變換和運(yùn)動(dòng)映射，采取特定的控制策略，保證主操作手在人眼坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)與從機(jī)械臂在應(yīng)用場(chǎng)合坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)精確對(duì)應(yīng)。在手術(shù)過(guò)程中，主從控制的中斷操作是不可避免的，例如更換從機(jī)械臂上的手術(shù)器械。然而，連接中斷后，由于主操作手的位置或者姿態(tài)被調(diào)整，其在人眼坐標(biāo)系下的坐標(biāo)不再與從機(jī)械臂在內(nèi)窺鏡坐標(biāo)系下的坐標(biāo)一致，因此在重新建立與從機(jī)械臂的連接時(shí)，主從機(jī)械臂之間的運(yùn)動(dòng)映射發(fā)生了變化。為了保證跟隨效果，主手的位置和姿態(tài)需要根據(jù)從機(jī)械臂的位置和姿態(tài)進(jìn)行輕微的調(diào)整，從而確保主從兩端運(yùn)動(dòng)映射的準(zhǔn)確性和一致性。否則，從機(jī)械臂為了跟隨主手的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)，其姿態(tài)會(huì)跟隨主手的姿態(tài)發(fā)生突變。目前，基于前饋控制器和PD控制器的主操作手在主動(dòng)控制狀態(tài)下的控制系統(tǒng)，由于PD控制本質(zhì)上是對(duì)偏差進(jìn)行操作，當(dāng)偏差為零時(shí)，控制作用也為零，在有摩擦和重力等非線性項(xiàng)作用的情況下，偏差不會(huì)為0，同時(shí)主操作手的伺服剛度一般較小，因此并不能夠很好地消除靜態(tài)誤差。而且從機(jī)械臂開(kāi)始跟隨主操作手姿態(tài)時(shí)，由于靜態(tài)誤差的作用，從機(jī)械臂會(huì)發(fā)生位置和姿態(tài)的突變，在手術(shù)中容易造成危險(xiǎn)的后果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械臂的控制系統(tǒng)及其控制方法，以提高其控制性能。本發(fā)明還提供一種手術(shù)機(jī)器人包括機(jī)械臂和該控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于控制該機(jī)械臂。一種用于機(jī)械臂的控制系統(tǒng)，包括滑?？刂破?，所述滑?？刂破饔糜诮邮諜C(jī)械臂上各關(guān)節(jié)位置誤差信號(hào)e和速度誤差信號(hào)并根據(jù)滑模控制律輸出力矩指令，用于控制各關(guān)節(jié)的電機(jī)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)位置，其中，所述滑?？刂坡捎筛鶕?jù)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型以及一快速趨近律得出，所述快速趨近律為根據(jù)所述機(jī)械臂上各關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)位置到終端滑模面的距離設(shè)定，所述終端滑模面與各關(guān)節(jié)位置誤差和速度誤差相關(guān)，所述距離是機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)位置在狀態(tài)空間中到該終端滑模面的距離，所述狀態(tài)空間的狀態(tài)變量包括所述位置誤差和速度誤差。在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括第一疊加器和第二疊加器，所述第一疊加器的輸入端接收機(jī)械臂上各關(guān)節(jié)的實(shí)際位置信號(hào)q和理想位置信號(hào)qd，并輸出位置誤差信號(hào)e；所述第二疊加器的輸入端接收機(jī)械臂上各關(guān)節(jié)的實(shí)際速度信號(hào)v和理想速度信號(hào)vd，并輸出輸出誤差信號(hào)在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括微分器，所述微分器的輸入端接入機(jī)械臂各關(guān)節(jié)上的位置傳感器發(fā)送的位置信號(hào)q，并輸出實(shí)際速度信號(hào)v。在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括限制器，所述限制器的輸入端與滑?？刂破鞯妮敵龆诉B接，對(duì)控制滑模控制器的力矩指令進(jìn)行飽和限制，輸出最終的力矩指令。在一實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括前饋補(bǔ)償裝置和第三疊加器，所述前饋補(bǔ)償裝置的輸入端接收機(jī)械臂上各關(guān)節(jié)的實(shí)際位置信號(hào)q和實(shí)際速度信號(hào)v，前饋補(bǔ)償裝置的輸出端、滑?？刂破鞯妮敵龆伺c第三疊加器輸入端連接，第三疊加器的輸出端與限制器的輸入端連接，所述限制器對(duì)第三疊加器輸出的力矩指令進(jìn)行飽和限制，并輸出最終的力矩指令。在一實(shí)施例中，所述距離設(shè)定為：D=e+λe·+μeγ,]]>其中，D為所述距離，e為位置誤差，為速度誤差，λ,μ和γ是相應(yīng)于機(jī)械臂的系統(tǒng)要求的可選擇性參數(shù)。在一實(shí)施例中，λ>0,μ>0,1<γ<2在一實(shí)施例中，λ＝2,μ＝1,γ＝1.5在一實(shí)施例中，所述快速趨近律選擇為：u＝-ηsign(D)-ρD，其中，η和ρ是相應(yīng)于機(jī)械臂系統(tǒng)要求的可選擇性參數(shù)。在一實(shí)施例中，所述快速趨近律選擇為：u＝-ηsat(D)-ρD，其中，sat(D)=+1,D>δDδ,|D|≤δ-1,D<-δ,]]>δ>0是切換邊界，η和ρ是相應(yīng)于機(jī)械臂系統(tǒng)要求的可選擇性參數(shù)。。在一實(shí)施例中，η>0，ρ>0。在一實(shí)施例中，η＝3，ρ＝1。在一實(shí)施例中，所述動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)為：H(q)q··+C(q,q·)q·+G(q)=τ,]]>其中，H是n×n的對(duì)稱正定矩陣，為關(guān)節(jié)空間慣性矩陣，是關(guān)節(jié)位置q相關(guān)的函數(shù)；C是n×n的矩陣，與離心力和科氏力相關(guān)，是關(guān)節(jié)實(shí)際位置q與關(guān)節(jié)實(shí)際速度的函數(shù)；G是重力項(xiàng)的矢量；τ是控制律的輸出，即控制律的操作對(duì)象的輸入；n為機(jī)械臂的關(guān)節(jié)數(shù)。一種機(jī)械臂的控制方法包括：提供一個(gè)與機(jī)械臂上各關(guān)節(jié)位置誤差和速度誤差相關(guān)的終端滑模面，計(jì)算機(jī)械臂的各關(guān)節(jié)位置在狀態(tài)空間中到終端滑模面的距離，所述狀態(tài)空間的狀態(tài)變量包括所述位置誤差和速度誤差；針對(duì)各關(guān)節(jié)位置到終端滑模面的距離，設(shè)計(jì)一個(gè)快速趨近律；根據(jù)機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型以及所述快速趨近律得出滑模控制律的完整表達(dá)；根據(jù)所述滑塊控制律輸出力矩指令，用于控制各關(guān)節(jié)的電機(jī)動(dòng)作，以驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的各個(gè)關(guān)節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)位置。一種手術(shù)機(jī)器人，包括醫(yī)生端機(jī)械臂和所述的控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)用于控制所述醫(yī)生端機(jī)械臂。一種手術(shù)機(jī)器人，包括病人端機(jī)械臂和所述的控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)用于控制所述病人端機(jī)械臂。本發(fā)明的控制方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，并且可以解決傳統(tǒng)PD控制跟隨精度不能滿足要求的問(wèn)題，具有消除穩(wěn)態(tài)誤差的控制效果，避免了重連時(shí)誤差較大時(shí)產(chǎn)生的姿態(tài)突變問(wèn)題。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例基于滑模面距離函數(shù)和快速趨近律提高了控制器跟蹤精度，其中的快速趨近律，用飽和函數(shù)代替符號(hào)函數(shù)，可以有效地消除或減弱系統(tǒng)處于滑動(dòng)模態(tài)時(shí)的震顫。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中滑模面距離函數(shù)采用了冪函數(shù)和線性函數(shù)，提高了系統(tǒng)在滑模面運(yùn)行時(shí)的平滑性。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中：圖1為本發(fā)明一比較例的機(jī)械臂的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中的機(jī)械臂的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中機(jī)械臂的滑模控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中機(jī)械臂的滑?？刂品椒ǖ牧鞒虉D。具體實(shí)施方式本發(fā)明人通過(guò)對(duì)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)在手術(shù)過(guò)程中，主從控制的中斷操作是不可避免的，具體應(yīng)用場(chǎng)景主要有三種：情況一是當(dāng)主操作手已到達(dá)動(dòng)作極限，而從機(jī)械臂并未到達(dá)極限時(shí)，醫(yī)生需要采取中斷操作，主動(dòng)斷開(kāi)主操作手與從機(jī)械臂的關(guān)聯(lián)，調(diào)整主操作手位置后，與從機(jī)械臂重新建立連接；情況二是當(dāng)手術(shù)中需要完成更換器械的動(dòng)作前后，需要采取中斷和重連的操作；情況三為當(dāng)需要調(diào)整內(nèi)窺鏡位置時(shí)，也要求醫(yī)生采取與從機(jī)械臂的中斷操作。然而，連接中斷后，由于主操作手的位置或者姿態(tài)被人手調(diào)整，其在人眼坐標(biāo)系下的坐標(biāo)不再與從機(jī)械臂在內(nèi)窺鏡坐標(biāo)系下的坐標(biāo)一致，因此在重新建立與從機(jī)械臂的連接時(shí)，主從機(jī)械臂之間的運(yùn)動(dòng)映射發(fā)生了變化，為了保證跟隨效果，主操作手的位置和姿態(tài)需要根據(jù)從機(jī)械臂的位置和姿態(tài)進(jìn)行輕微的調(diào)整，從而確保主從兩端運(yùn)動(dòng)映射的準(zhǔn)確性和一致性。如果缺少這一調(diào)整環(huán)節(jié)，當(dāng)重新建立連接時(shí)，從機(jī)械臂為了跟隨主操作手的運(yùn)動(dòng)和姿態(tài)，其姿態(tài)會(huì)跟隨主操作手的姿態(tài)發(fā)生突變。而此時(shí)從機(jī)械臂的末端器械仍處于病人的腹腔內(nèi)，這樣的突變很可能會(huì)造成手術(shù)失誤，引起嚴(yán)重的后果。由于該問(wèn)題很難用精確的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型來(lái)描述，并且具有非線性特性，加上微創(chuàng)傷手術(shù)中對(duì)從機(jī)械臂末端器械的動(dòng)作要求極其精微，傳統(tǒng)的PD關(guān)節(jié)控制器很難滿足其高精度的要求。例如醫(yī)生調(diào)整主手后與從機(jī)械臂重新建立連接，此時(shí)主手在人眼坐標(biāo)系下的末端姿態(tài)為：RM=r11r12r13r21r22r23r31r32r33]]>而從機(jī)械臂在內(nèi)窺鏡坐標(biāo)系下的末端姿態(tài)為：Rs=r′11r′12r′13r′21r′22r′23r′31r′32r′33]]>中斷重連時(shí)主操作手與從機(jī)械臂姿態(tài)不對(duì)應(yīng)會(huì)引發(fā)的從機(jī)械臂姿態(tài)突變問(wèn)題。如圖1所示的控制系統(tǒng)，為基于前饋控制器和PD控制器的主操作手在主動(dòng)控制狀態(tài)下的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。主操作手的前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)1-1是對(duì)摩擦補(bǔ)償和慣性力補(bǔ)償，主操作手的控制環(huán)節(jié)采用PD控制器1-2，對(duì)位置偏差e及速度偏差進(jìn)行負(fù)反饋控制，保證主從跟隨效果，飽和限制環(huán)節(jié)1-3是限制輸出力矩不大于允許的最大力矩。而在中斷重連時(shí)，主操作手需要根據(jù)從機(jī)械臂的姿態(tài)進(jìn)行主動(dòng)跟隨調(diào)整，由于PD控制本質(zhì)上是對(duì)偏差進(jìn)行操作，當(dāng)偏差為零時(shí)，控制作用也為零，在有摩擦和重力等非線性項(xiàng)作用的情況下，偏差不會(huì)為0，同時(shí)主操作手的伺服剛度一般較小，因此并不能夠很好地消除靜態(tài)誤差。而且當(dāng)重建連接，從機(jī)械臂開(kāi)始跟隨主操作手姿態(tài)時(shí)，由于靜態(tài)誤差的作用，從機(jī)械臂會(huì)發(fā)生位置和姿態(tài)的突變，在手術(shù)中容易造成危險(xiǎn)的后果。為了更好地解決這個(gè)問(wèn)題，避免手術(shù)安全事故的出現(xiàn)，本發(fā)明提出基于滑?？刂频臋C(jī)械臂控制系統(tǒng)，由于該控制系統(tǒng)無(wú)需精確的動(dòng)力學(xué)模型，并且具有響應(yīng)快、精度高、魯棒性好的特點(diǎn)，因此可以有效地提高調(diào)整過(guò)程的系統(tǒng)性能，保證主操作手姿態(tài)能夠精準(zhǔn)的跟隨從機(jī)械臂姿態(tài)，從而避免機(jī)械臂產(chǎn)生大的運(yùn)動(dòng)或者抖動(dòng)，對(duì)整個(gè)機(jī)器人控制安全有非常重要的意義。后述的機(jī)械臂以主從機(jī)器人系統(tǒng)的主手為例，但本發(fā)明也適合于其他應(yīng)用場(chǎng)合中的機(jī)械臂及其控制方法，例如主從手術(shù)機(jī)器人病人端的機(jī)械臂(又稱“從手”)。下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中的機(jī)械臂的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，主操作手基于前饋控制器和滑?？刂破魈幱诒粍?dòng)調(diào)整狀態(tài)下。圖1、圖2所示的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于在正常的主從控制狀態(tài)下，圖2所示的結(jié)構(gòu)采用滑?？刂破?-2來(lái)提高主操作手的性能，達(dá)到高精度跟隨的控制目的，最終保證手術(shù)安全。在圖2中，前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)(前饋補(bǔ)償裝置)2-1利用位置信息qd和速度信息vd，來(lái)對(duì)受控主操作手的非線性耦合系統(tǒng)提供摩擦補(bǔ)償和慣性力補(bǔ)償，使控制器的控制效果更精確。本發(fā)明對(duì)前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)2-1沒(méi)有特別的要求，采用本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)皆可。系統(tǒng)檢測(cè)到的實(shí)際位置信號(hào)q和計(jì)算得到的理想位置信號(hào)qd通過(guò)第一疊加器求得該時(shí)刻的位置誤差信號(hào)e，由位置信號(hào)微分得來(lái)的實(shí)際速度信號(hào)v和理想速度信號(hào)vd通過(guò)第二疊加器求得該時(shí)刻的速度誤差信號(hào)兩個(gè)偏差信號(hào)輸入至滑模控制器2-2中進(jìn)行處理生成滑?？刂菩盘?hào)，與前饋補(bǔ)償2-1輸出的補(bǔ)償信號(hào)作疊加，即通過(guò)第三疊加器進(jìn)行疊加，隨后輸入到飽和限制環(huán)節(jié)(限制器)2-3中。飽和限制環(huán)節(jié)2‐3是用來(lái)對(duì)控制器輸出的力矩命令進(jìn)行限制，比如限制其輸出力矩不超出電機(jī)可提供的最大力矩，或限制其輸出力矩不大于該關(guān)節(jié)允許的最大力矩等。如圖3所示的是圖2中控制系統(tǒng)中滑?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)框圖。在模塊3‐1中建立主操作手的動(dòng)力學(xué)模型：H(q)q··+C(q,q·)q·+G(q)=τ---(1)]]>其中，H是n×n的對(duì)稱正定矩陣，稱為關(guān)節(jié)空間慣性矩陣，是關(guān)節(jié)位置q相關(guān)的函數(shù)；C是n×n的矩陣，與離心力和科氏力相關(guān)，是關(guān)節(jié)位置q與關(guān)節(jié)速度的函數(shù)；G是重力項(xiàng)的矢量；τ是控制律的輸出，即控制律的操作對(duì)象的輸入；n為機(jī)械臂的關(guān)節(jié)數(shù)。在模塊3‐2中，建立滑模面環(huán)節(jié)3-2，其是用于接收輸入的位置誤差信號(hào)e和速度誤差信號(hào)并設(shè)計(jì)一個(gè)與e和相關(guān)的函數(shù)D，來(lái)計(jì)算關(guān)節(jié)信息在狀態(tài)空間中到滑模面的距離，狀態(tài)空間的定義是以n個(gè)狀態(tài)變量作為基底組成的n維空間。其中，狀態(tài)變量是指一組能確定系統(tǒng)在時(shí)間域中的行為或運(yùn)動(dòng)信息的變量，在本發(fā)明的實(shí)施例中可以用位置偏差e和速度偏差作為兩個(gè)狀態(tài)變量，由此就可定義一個(gè)二維的狀態(tài)空間。而控制的目的是消除偏差，使位置偏差e和速度偏差均為零，也就是讓該狀態(tài)空間的兩個(gè)狀態(tài)變量在滑?？刂破鞯淖饔孟碌竭_(dá)次此狀態(tài)空間的原點(diǎn)。選取到滑模面的距離函數(shù)D如下：D=e+λe·+μeγ---(2)]]>其中，λ,μ和γ都是可根據(jù)相應(yīng)機(jī)械臂的系統(tǒng)要求進(jìn)行選擇的參數(shù)，一般可讓?duì)?gt;0,μ>0,1<γ<2，e是位置偏差，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，λ＝2,μ＝1,γ＝1.5。在模塊3‐3中的快速趨近律環(huán)節(jié)用于接收到滑模面的距離函數(shù)D，并提供一個(gè)快速趨近律u，使得狀態(tài)空間中的兩個(gè)狀態(tài)變量到滑模面的距離，即關(guān)節(jié)的位置偏差和速度偏差均趨向于零。這是通過(guò)設(shè)計(jì)控制函數(shù)，保證系統(tǒng)在滑模面上運(yùn)行?？焖仝吔蓇是一個(gè)與距離函數(shù)D的絕對(duì)值相關(guān)的，適用于主操作手的單調(diào)函數(shù)，可選擇為：u＝-ηsign(D)-ρD(3)其中，η和ρ是可根據(jù)相應(yīng)機(jī)械臂的系統(tǒng)要求進(jìn)行選擇的參數(shù)，可讓?duì)?gt;0，ρ>0。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，η＝3，ρ＝1。為了消除或減弱系統(tǒng)處于滑動(dòng)模態(tài)時(shí)的震顫，可以用如下的飽和函數(shù)sat(D)替換上式中的符號(hào)函數(shù)sign(D)：sat(D)=+1,D>δDδ,|D|≤δ-1,D<-δ---(4)]]>其中δ>0是切換邊界。在模塊3‐4中的滑?？刂破鳝h(huán)節(jié)是利用模塊3‐1中的動(dòng)力學(xué)模型和模塊3‐3中的快速趨近律得到的控制函數(shù)，計(jì)算出可應(yīng)用于該主操作手的完整的滑?？刂坡桑?tau;=H(q)[-ηsign(D)-ρD]+C(q,q·)q·+G(q)---(5)]]>在模塊3‐5中限制環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)于圖2中的飽和限制環(huán)節(jié)2-3，是對(duì)模塊3-4輸出的力矩進(jìn)行飽和限制，目的是限制其輸出力矩不超出電機(jī)可提供的最大力矩，或限制其輸出力矩不大于該關(guān)節(jié)允許的最大力矩等。該環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)τsat，為最終的輸出力矩指令，輸出信號(hào)至作用于機(jī)器人主操作手各個(gè)關(guān)節(jié)的伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)達(dá)到理想位置。圖4所示為本發(fā)明的一實(shí)施例中，用于主操作手的滑?？刂品椒ǖ恼w流程圖。如圖所示，首先，在步驟4-1中建立主操作手的動(dòng)力學(xué)模型，具體動(dòng)力學(xué)方程見(jiàn)公式(1)，可由剛性機(jī)械臂的歐拉‐拉格朗日方程推導(dǎo)得出。在步驟4-2中，關(guān)節(jié)在狀態(tài)空間中的位置到滑模面的距離函數(shù)D被計(jì)算得出，此距離函數(shù)的不是唯一的，其中一種見(jiàn)公式(2)。在步驟4-3中，根據(jù)步驟4-2中的距離函數(shù)D，可計(jì)算得出使主操作手運(yùn)行至滑模面快速趨近律，其設(shè)計(jì)方法可是應(yīng)用的機(jī)器人系統(tǒng)而定，其中一種方案見(jiàn)公式(3)。隨后在步驟4-4中，設(shè)計(jì)得到的快速趨近律被帶入動(dòng)力學(xué)方程，從而得到應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)完整的滑?？刂坡?，即公式(5)，求得系統(tǒng)為達(dá)到理想控制效果所需要的輸出力矩。由于該結(jié)果只由計(jì)算得出，可能不完全適合當(dāng)前系統(tǒng)采用的電機(jī)、負(fù)載或應(yīng)用場(chǎng)景等，因此在步驟4‐5中對(duì)上一步輸出的力矩加以限制，防止其超出系統(tǒng)期望的力矩。最后，在步驟4-6中，控制系統(tǒng)的最終的力矩指令被輸出，作用于主操作手的各個(gè)關(guān)節(jié)，達(dá)到期望的控制目的。通過(guò)以上控制策略，主操作手的控制系統(tǒng)的跟蹤性能得到提升，中斷重連過(guò)程中從機(jī)械臂姿態(tài)突變的情況可以被有效地避免，手術(shù)的安全性得到了提高。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3