【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学领域，尤其涉及一种ur机械臂的末端器械的平面保持方法。
技术介绍
1、现有的机械臂末端实现平面保持的方法是：预先将机械臂末端和工作对象模型进行配准，配准后得到的匹配参数。根据末端工具的当前坐标、末端工具移动后的坐标以及预先规划的平面。来判断末端工具在规划的平面上移动。这种方法存在平面保持不精准、计算量大、预先配准麻烦等问题。
2、综上所述，需要一种ur机械臂的末端器械的平面保持方法来解决现有技术中所存在的不足之处。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种ur机械臂的末端器械的平面保持方法，旨在解决上述问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种ur机械臂的末端器械的平面保持方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：获取末端姿态，并通过ndi实时获取待切平面的坐标信息；
4、步骤s2：获取末端六维传感器的外力；
5、步骤s3：计算位移的偏移量；
6、步骤s4：计算位移的偏移量在平面上的投影；
7、步骤s5：发送连续末端姿态值。
8、可选的，所述步骤s1中获取末端姿态为：在ndi坐标系内手动选取三个点，与图像坐标系内的三个点进行landmark配准，获得配准矩阵通过ur机械臂内系统获取机械臂末端刀具的工具中心点。
9、可选的，所述步骤s1中待切平面的坐标与ndi坐标系下的坐标关系为：
10、设定待切平面的坐标为t0,t1
11、
12、
13、
14、
15、可选的，所述步骤s2中获取末端六维传感器的外力为：通过坐标系变换将图像坐标系转为机械臂基座坐标系。并通过ur机械臂末端自带的六维力传感器实时获取末端刀具外力。
16、可选的，所述机械臂末端受到外力进行拖动需要使用力控模型来进行实时计算：
17、
18、其中，m为机械臂的质量矩阵，为输出的末端加速度，b为机械臂的阻尼矩阵，为末端工具中心点输出的速度，k为机械臂的刚度矩阵，xe为末端工具中心点输出的位移，fe为输出的力。
19、可选的，所述步骤s3中计算位移的偏移量为：
20、步骤s31：通过外力和力控模型可以计算出机械臂末端受力后需要移动的加加速度；
21、步骤s32：根据加加速度进行积分计算出机械臂末端受力后需要移动的加速度
22、步骤s33：根据起始值为0，通过累加求得移动速度，计算位移的偏移量。
23、可选的，所述位移的偏移量的计算公式为：
24、
25、
26、
27、可选的，所述步骤s4中计算位移的偏移量在平面上的投影为：
28、通过待切平面的平面方程和位移的偏移量计算出位移偏移量在平面的投影。
29、可选的，所述位移偏移量在平面的投影的计算为：
30、假设平面方程为：ax+by+cz+d＝0；
31、
32、
33、
34、其中，(xpose,ypose,zpose)为受力后机械臂末端移动的位置，(xplane,yplane,zplane)为末端移动位置在平面上的切点坐标。
35、可选的，所述步骤s5中发送连续末端姿态值：
36、将计算出的连续位移点的姿态值发送给控制器实现机械臂末端中心点在平面上的自由拖动。
37、本专利技术的有益效果：
38、1、本专利技术中用于全膝关节置换手术中，医学图像处理软件规划出需要切割的膝关节平面，机械臂末端配备摆锯刀片对该平面进行切割，切割完成后安放膝关节假体；
39、2、本专利技术中，在切割过程中需要刀片的末端中心点始终保持在该平面上移动，避免切到其他软组织；
40、3、本专利技术中，在膝关节置换手术中可以有效的保证机械臂末端的摆锯刀片始终在规划的手术平面上移动，避免出现偏差，并且拖动的阻尼感可根据手术医生进行调整。
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1.一种UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S1中获取末端姿态为：在NDI坐标系内手动选取三个点，与图像坐标系内的三个点进行landmark配准，获得配准矩阵通过UR机械臂内系统获取机械臂末端刀具的工具中心点。
3.根据权利要求2所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S1中待切平面的坐标与NDI坐标系下的坐标关系为：
4.根据权利要求1所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S2中获取末端六维传感器的外力为：通过坐标系变换将图像坐标系转为机械臂基座坐标系。并通过UR机械臂末端自带的六维力传感器实时获取末端刀具外力。
5.根据权利要求4所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述机械臂末端受到外力进行拖动需要使用力控模型来进行实时计算：
6.根据权利要求5所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S3中计算位移的偏移量为：
7.根据权利
8.根据权利要求7所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S4中计算位移的偏移量在平面上的投影为：
9.根据权利要求8所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述位移偏移量在平面的投影的计算为：
10.根据权利要求9所述UR机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤S5中发送连续末端姿态值：
...【技术特征摘要】
1.一种ur机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述ur机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤s1中获取末端姿态为：在ndi坐标系内手动选取三个点，与图像坐标系内的三个点进行landmark配准，获得配准矩阵通过ur机械臂内系统获取机械臂末端刀具的工具中心点。
3.根据权利要求2所述ur机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤s1中待切平面的坐标与ndi坐标系下的坐标关系为：
4.根据权利要求1所述ur机械臂的末端器械的平面保持方法，其特征在于，所述步骤s2中获取末端六维传感器的外力为：通过坐标系变换将图像坐标系转为机械臂基座坐标系。并通过ur机械臂末端自带的六维力传感器实时获取末端刀具外力。
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯震川，任志杰，杨旸，孙伟伟，陈超，
申请(专利权)人：杭州邦杰星医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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