【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，尤其涉及一种手术臂柔顺调整方法、装置、设备以及手术机器人。
技术介绍
1、随着医疗器械、计算机技术及控制技术的不断发展，微创手术以其手术创伤小、康复时间短、患者痛苦少等优点得到了越来越广泛的应用，而微创手术机器人以其高灵巧性、高控制精度、直观的手术图像等特点能够避免操作局限性，如过滤操作时手部的震颤等，广泛适用于泌尿外科、胸外科、普外科、神经外科等手术科室。
2、微创手术机器人中应用最广泛的是腔镜手术机器人，用于执行患者腹腔、盆腔、胸腔等部位的手术。腔镜手术机器人一般包括医生控制台和手术平台，手术平台上设置有多条手术臂，各手术臂包括多个关节，多个关节中的竖直升降关节包括电机、恒力弹簧、丝杆和负载(位于竖直升降关节之后的多个关节)。其中，电机和丝杆配合动作，能够带动竖直升降关节沿竖直方向移动，从而调整手术臂的高度，而恒力弹簧悬挂在竖直升降关节上，用于为电机分担一部分负载的重量。
3、在手术前，通常需要对手术臂进行摆位操作，即拖动手术臂以对手术臂进行位置调整(如，调整手术臂的高度)，但是在对手术臂进行位置调整的过程中，会存在一些问题影响手术臂调整的柔顺度。例如，由于恒力弹簧并非是完美恒力，其出力会随着弹簧的伸缩而发生变化，再如手术臂上安装的器械或腔镜不同使得手术臂的重力不同，等等原因导致现有的补偿方法无法很好地补偿手术臂的重力矩，从而导致手术臂存在推动起始力大、拖动不顺滑的问题(即柔顺度差)。
技术实现思路
1、本申请提供一种手术臂柔顺调
2、本申请的第一方面，提供了一种手术臂柔顺调整方法，包括：
3、获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩；目标关节为与待调整关节相邻且能够使得待调整关节沿预设方向移动的关节；
4、基于目标关节对应的实际力矩和理论力矩，确定目标关节对应的力矩差值；
5、基于目标关节对应的力矩差值，确定待调整关节受到的推力的推力方向和推力值；
6、基于待调整关节对应的推力方向和推力值，确定待调整关节对应的电机的目标位置，并根据目标位置生成对应的控制指令，控制指令用于指示待调整关节对应的电机移动至目标位置，以使得待调整关节按照对应推力值沿推力方向移动。
7、上述技术方案中，获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩，包括：
8、获取手术臂上多个关节在当前位置时各自对应的电机的电流、各关节在手术臂上的位置信息以及各关节对应的静力学参数；
9、根据各关节对应的电机的电流，确定目标关节对应的实际力矩；
10、根据各关节对应的静力学参数，确定目标关节对应的理论力矩。
11、上述技术方案中，基于目标关节对应的实际力矩和理论力矩，确定目标关节对应的力矩差值，包括：
12、将目标关节对应的实际力矩和理论力矩相减，得到目标关节对应的力矩差值。
13、上述技术方案中，基于目标关节对应的力矩差值，确定待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
14、若目标关节对应的力矩差值大于第一阈值，确定待调整关节受到的推力的推力方向为第一方向，并将目标关节对应的力矩差值确定为待调整关节受到的推力的推力值。
15、上述技术方案中，基于目标关节对应的力矩差值，确定待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
16、若目标关节对应的力矩差值小于第二阈值，确定待调整关节受到的推力的推力方向为第二方向，并将目标关节对应的力矩差值确定为待调整关节受到的推力的推力值；其中，第二方向与第一方向相反。
17、上述技术方案中，基于待调整关节对应的推力方向和推力值，确定待调整关节对应的电机的目标位置，包括：
18、基于待调整关节对应的推力值与预设系数的乘积，确定待调整关节对应的指令速度；
19、基于待调整关节对应的指令速度与预设控制周期的乘积，得到待调整关节对应的电机的位移增量；
20、基于电机的位移增量与电机的当前位移量的和，得到待调整关节对应的电机的目标位置。
21、上述技术方案中，方法还包括：
22、获取用户输入的操作信号；操作信号用于指示用户对手术臂施加外力；
23、基于操作信号，锁定手术臂上的目标关节以及位于目标关节之后的关节。
24、本申请第二方面，提供一种手术臂柔顺调整装置，包括：
25、获取模块，用于获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩；目标关节为与待调整关节相邻且能够使得待调整关节沿预设方向移动的关节；
26、处理模块，用于基于目标关节对应的实际力矩和理论力矩，确定目标关节对应的力矩差值；还用于基于目标关节对应的力矩差值，确定待调整关节受到的推力的推力方向和推力值；还用于基于待调整关节对应的推力方向和推力值，确定待调整关节对应的电机的目标位置；
27、生成模块，用于根据目标位置生成对应的控制指令，控制指令用于指示待调整关节对应的电机移动至目标位置，以使得待调整关节按照对应推力值沿推力方向移动。
28、本申请第三方面，提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一项实施例方法的步骤。
29、本申请第四方面，提供一种手术机器人，包括手术臂以及如第三方面提供的控制设备；所述控制设备中的所述处理器执行时用于实现上述任一项实施例方法的步骤。
30、本申请第五方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项实施例方法的步骤。
31、本申请实施例提供一种手术臂柔顺调整方法，该方法包括：先获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩；目标关节为与待调整关节相邻且能够使得待调整关节沿预设方向移动的关节；之后，基于目标关节对应的实际力矩和理论力矩，确定目标关节对应的力矩差值；再之后，基于目标关节对应的力矩差值，确定待调整关节受到的推力的推力方向和推力值；最后，基于待调整关节对应的推力方向和推力值，确定待调整关节对应的电机的目标位置，并根据目标位置生成对应的控制指令，控制指令用于指示待调整关节对应的电机移动至目标位置，以使得待调整关节按照对应推力值沿推力方向移动；如此，能够使得电机在位置模式下运行，这样对手术臂进行位置调整的过程中不会受到恒力弹簧出力不均带来的影响，且在位置模式下运行的电机还可以克服各关节之间的最大静摩擦力，不需要用户手动克服，这样能够提高调整手术臂时的柔顺度。
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1.一种手术臂柔顺调整方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩，包括：
3.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述实际力矩和所述理论力矩，确定所述目标关节对应的力矩差值，包括：
4.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述力矩差值，确定所述待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
5.根据权利要求4所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述力矩差值，确定所述待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
6.根据权利要求1-5任一项所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述待调整关节对应的所述推力方向和所述推力值，确定所述待调整关节对应的所述电机的目标位置，包括：
7.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种手术臂柔顺调整装置，其特征在于
9.一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
10.一种手术机器人，其特征在于，包括手术臂以及如权利要求9所述的控制设备；所述控制设备中的处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种手术臂柔顺调整方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述获取手术臂上目标关节在当前位置对应的实际力矩和理论力矩，包括：
3.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述实际力矩和所述理论力矩，确定所述目标关节对应的力矩差值，包括：
4.根据权利要求1所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述力矩差值，确定所述待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
5.根据权利要求4所述的手术臂柔顺调整方法，其特征在于，所述基于所述目标关节对应的所述力矩差值，确定所述待调整关节受到的推力的推力方向和推力值，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：敏捷医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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