[发明专利]手术机械臂的控制方法、计算机设备及一种手术机械臂

权利要求书

1.一种手术机械臂，其特征在于，包括术前摆位组件、远心操控组件、执行组件和控制系统，所述术前摆位组件和所述远心操控组件连接，所述远心操控组件和所述执行组件连接；

所述控制系统根据目标靶点计算得到所述执行组件的执行杆上的远心不动点，并控制所述术前摆位组件沿动坐标系的第一坐标轴推进所述远心操控组件的第一动平台，所述推进的距离等于获取的所述远心不动点与所述执行组件上的末端点的距离；

所述控制系统根据所述远心不动点的坐标和所述末端点的轨迹坐标，计算得到所述第一动平台的原点在静坐标系下的第一原点坐标；

所述控制系统根据所述远心操控组件的铰接点在所述静坐标系下的坐标，计算得到所述远心操控组件的第一伸缩元件长度；

所述控制系统控制所述第一动平台移动至指定位姿；其中，根据所述第一原点坐标和所述第一伸缩元件长度确定所述指定位姿；

所述控制系统还用于移动所述远心不动点，并根据移动后的远心不动点坐标重新确定所述指定位姿；其中，所述远心不动点在预设范围内移动；

所述控制系统还用于在将所述远心不动点由第一端点遍历至第二端点的情况下，计算获取第一最大值、第二最大值和第三最大值；其中，所述第一最大值为所述第一伸缩元件长度的最大值，所述第二最大值为静铰接点的摆角最大值，所述第三最大值为动铰接点的摆角最大值；所述动铰接点位于所述第一动平台上，所述静铰接点位于所述远心操控组件的静平台上；

所述控制系统根据遗传算法，确定所述第一最大值、所述第二最大值和所述第三最大值的适应函数；根据所述远心操控组件的尺寸参数，确定遍历函数，根据所述遍历函数得到参数优化数据；

所述控制系统根据所述适应函数和所述参数优化数据，确定所述远心操控组件的优化尺寸；其中，所述优化尺寸用于确保满足控制所述执行杆的要求。

2.根据权利要求1所述的手术机械臂，其特征在于，所述控制系统还用于在控制所述第一动平台牵引所述执行杆移动至与微创开口所在平面垂直的情况下，控制所述术前摆位组件沿所述第一坐标轴牵引所述远心操控组件移动；

所述控制系统还用于控制所述第一动平台运动，所述运动用于移动所述远心不动点。

3.根据权利要求1所述的手术机械臂，其特征在于，所述控制系统还用于依据所述远心不动点坐标、所述轨迹坐标和方向向量模长的关系确定第一计算模型，所述方向向量模长为所述执行杆在静坐标系下的方向向量模长；

所述控制系统依据所述远心不动点坐标、所述轨迹坐标和所述第一原点坐标之间的位置关系确定第二计算模型；

所述控制系统依据所述轨迹坐标和所述第一原点坐标的距离公式确定第三计算模型；

所述控制系统根据所述第一计算模型、所述第二计算模型和所述第三计算模型确定所述第一原点坐标。

4.根据权利要求1所述的手术机械臂，其特征在于，所述控制系统还用于根据第一旋转角度和第二旋转角度，确定第一转换矩阵；其中，所述第一旋转角度为所述执行杆绕第二坐标轴旋转的角度，所述第二旋转角度为所述执行杆绕第三坐标轴旋转的角度；

所述控制系统根据所述第一转换矩阵确定第一坐标，根据所述第一坐标和第二坐标，计算得到所述远心操控组件的第一伸缩元件长度；其中，所述第一坐标为动铰接点在所述静坐标系下的坐标，所述第二坐标为静铰接点在所述静坐标系下的坐标，所述动铰接点位于所述第一动平台上，所述静铰接点位于所述远心操控组件的静平台上。

5.根据权利要求4所述的手术机械臂，其特征在于，所述控制系统还用于根据所述第一原点坐标和第三旋转角度，获取所述动铰接点在动坐标系下的第一齐次坐标；根据所述第一原点坐标和第四旋转角度，获取所述静铰接点在所述静坐标系下的第二齐次坐标；

其中，所述第三旋转角度为所述动铰接点绕所述第一动平台原点旋转的角度，所述第四旋转角度为所述静铰接点绕所述静平台原点旋转的角度；

所述控制系统根据所述第一转换矩阵和所述第一原点坐标确定第二转换矩阵，根据所述第二转换矩阵和所述第一齐次坐标，获取所述动铰接点在所述静坐标系下的第三齐次坐标；

所述控制系统根据所述第二齐次坐标和所述第三齐次坐标，计算得到所述远心操控组件的第一伸缩元件长度。