本申请公开了一种手术机器人的关节扭矩控制方法、装置及手术机器人，所属的技术领域为医疗设备领域。所述关节扭矩控制方法包括：获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，并根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值；按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，并利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值；计算所述预设扭矩值和所述实际扭矩值的扭矩差值，根据所述扭矩差值调整关节模组的工作电流，以使调整工作电流后的关节模组输出的实际扭矩值等于所述预设扭矩值。本申请能够提高手术机器人的关节扭矩控制精度，降低重力和减速器摩擦力对拖动手术机器人的影响。术机器人的影响。术机器人的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种手术机器人的关节扭矩控制方法、装置及手术机器人
[0001]本申请涉及医疗设备领域，特别涉及一种手术机器人的关节扭矩控制方法、装置及手术机器人。
技术介绍
[0002]手术机器人在临床有大量的应用，医生可以远离手术台操纵手术机器人进行手术。在手术过程中，摆位人员需要将手术机器人的手关节拖动到合适位置；在手术过程中，医生需要拖动手术机器人的主手末端进行远程手术。在以上过程中手术机器人的控制器需要检测摆位人员或医生反向驱动机器人关节的扭矩，从而控制关节正反转进行跟手动作。由于手术机器人受到重力的影响，控制器还需要在关节输出一定扭矩补偿重力，降低拖动阻力。此外，由于手术机器人的关节装有减速器，受到减速器摩擦力的影响，控制器还需要在关节输出一定额外扭矩补偿减速器内部摩擦力造成的损失，从而降低医生拖动阻力，因此需要准确获取关节的实际输出扭矩，并进行准确地调节使得机器人关节实际输出扭矩能够达到期望的预设扭矩。
[0003]相关技术中，通常通过检测电机的电流进行扭矩补偿，但是上述方式中关节实际输出扭矩与期望的预设扭矩偏差较大，容易造成手术机器人拖动困难的情况。
[0004]因此，如何提高手术机器人的关节扭矩控制精度，降低重力和减速器摩擦力对拖动手术机器人的影响是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本申请的目的是提供一种手术机器人的关节扭矩控制方法、一种手术机器人的关节扭矩控制装置、一种手术机器人及一种存储介质，能够提高手术机器人的关节扭矩控制精度，降低重力和减速器摩擦力对拖动手术机器人的影响。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种手术机器人的关节扭矩控制方法，该手术机器人的关节扭矩控制方法包括：
[0007]获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，并根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值；
[0008]按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，并利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值；
[0009]计算所述预设扭矩值和所述实际扭矩值的扭矩差值，根据所述扭矩差值调整所述关节模组的工作电流，以使调整工作电流后的关节模组输出的实际扭矩值等于所述预设扭矩值。
[0010]可选的，所述获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，包括：
[0011]利用运动传感器获取所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态；
[0012]其中：所述运动传感器设置于所述关节模组的传动轴输入端和/或末端法兰。
[0013]可选的，所述运动传感器包括编码器码盘和编码器读头；
[0014]相应的，利用运动传感器获取所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态，包括：
[0015]根据所述编码器读头对所述编码器码盘的读取值确定所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态。
[0016]可选的，所述当前运动状态包括加速度、速度和角速度中的任一项或任几项的组合。
[0017]可选的，根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值，包括：
[0018]获取所述手术机器人的动力学模型；
[0019]将所述当前运动状态输入所述动力学模型，得到每一所述关节模组对应的预设扭矩值。
[0020]可选的，所述扭矩传感器设置于所述关节模组的输出端。
[0021]可选的，所述扭矩传感器为所述关节模组中设置有应变片的动力输出法兰；
[0022]相应的，利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值，包括：
[0023]根据所述应变片的电阻值计算所述关节模组输出的实际扭矩值。
[0024]可选的，在按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作之前，还包括：
[0025]将所述预设扭矩值与第一比例系数的乘积作为预启动扭矩值；其中，所述第一比例系数大于等于0且小于等于1；
[0026]确定所述预启动扭矩值对应的预启动电流值，通过前馈控制的方式控制所述关节模组按照所述预启动电流值工作。
[0027]可选的，在按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作之前，还包括：
[0028]根据工况与摩擦力的对应关系确定所述关节模组的当前摩擦力；
[0029]将所述当前摩擦力与第二比例系数的乘积作为预启动摩擦力，并确定所述预启动摩擦力对应的电流值；其中，所述第二比例系数大于等于0且小于等于1；
[0030]通过前馈控制的方式控制所述关节模组按照所述预启动摩擦力对应的电流值工作。
[0031]可选的，根据所述扭矩差值调整所述关节模组的工作电流，包括：
[0032]将所述扭矩差值输入扭矩控制环，得到期望电流值；
[0033]将所述期望电流值输入电流控制环，得到所述期望电流值对应的电压波形信号，以便调整所述关节模组的工作电流。
[0034]可选的，按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，包括：
[0035]将所述预设扭矩值输入所述扭矩控制环，得到初始电流值；其中，所述预设扭矩值为利用所述手术机器人的动力学模型确定的运动参数；
[0036]将所述初始电流值输入所述电流控制环，得到所述初始电流值对应的电压波形信号，以便控制所述关节模组按照所述初始电流值对应的电压波形信号工作。
[0037]本申请还提供了一种手术机器人的关节扭矩控制装置，该装置包括：
[0038]预设扭矩确定模块，用于获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，并根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值；
[0039]实际扭矩确定模块，用于按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，并利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值；
[0040]扭矩调整模块，用于计算所述预设扭矩值和所述实际扭矩值的扭矩差值，根据所述扭矩差值调整所述关节模组的工作电流，以使调整工作电流后的关节模组输出的实际扭矩值等于所述预设扭矩值。
[0041]本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现上述手术机器人的关节扭矩控制方法执行的步骤。
[0042]本申请还提供了一种手术机器人，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现上述手术机器人的关节扭矩控制方法执行的步骤。
[0043]本申请提供了一种手术机器人的关节扭矩控制方法，包括：获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，并根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值；按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，并利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值；计算所述预设扭矩值和所述实际扭矩值的扭矩差值，根据所述扭矩差值调整所述关节模组的工作电流，以使调整工作电流后的关节模组输出的实际扭矩值等于所述预设扭矩值。
[0044]本申请根据手术机器人的当前运动状态确定每一关节模组对应的预设扭矩值，在按照预设扭矩值控制关节模组工作后确定关节模组输出的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，包括：获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，并根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值；按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作，并利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值；计算所述预设扭矩值和所述实际扭矩值的扭矩差值，根据所述扭矩差值调整所述关节模组的工作电流，以使调整工作电流后的关节模组输出的实际扭矩值等于所述预设扭矩值。2.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，所述获取手术机器人每一关节模组的当前运动状态，包括：利用运动传感器获取所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态；其中：所述运动传感器设置于所述关节模组的传动轴输入端和/或末端法兰。3.根据权利要求2所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，所述运动传感器包括编码器码盘和编码器读头；相应的，利用运动传感器获取所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态，包括：根据所述编码器读头对所述编码器码盘的读取值确定所述手术机器人每一所述关节模组的所述当前运动状态。4.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，所述当前运动状态包括加速度、速度和角速度中的任一项或任几项的组合。5.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，根据所述当前运动状态确定每一所述关节模组对应的预设扭矩值，包括：获取所述手术机器人的动力学模型；将所述当前运动状态输入所述动力学模型，得到每一所述关节模组对应的预设扭矩值。6.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，所述扭矩传感器设置于所述关节模组的输出端。7.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，所述扭矩传感器为所述关节模组中设置有应变片的动力输出法兰；相应的，利用扭矩传感器检测所述关节模组输出的实际扭矩值，包括：根据所述应变片的电阻值计算所述关节模组输出的实际扭矩值。8.根据权利要求1所述手术机器人的关节扭矩控制方法，其特征在于，在按照所述预设扭矩值控制所述关节模组工作之前，还包括：将所述预设扭矩值与第一比例系数的乘积作为预启动扭矩值；其中，所述第一比例系数大于等于0且小于等于1；确定所述预启动扭矩值对应的预启动电流值，通过前馈控制的方式控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇，王了，
申请(专利权)人：重庆金山医疗机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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