[发明专利]手术机械臂的力反馈测量方法和手术机械臂

权利要求书

1.一种手术机械臂的力反馈测量方法，其特征在于，所述手术机械臂包括力传感器和执行杆，所述方法包括：

接收所述力传感器测量的力学信息；

在所述手术机械臂还包括控制驱动件，所述控制驱动件安装于所述力传感器上，所述执行杆安装于所述控制驱动件上，所述控制驱动件和所述执行杆组成第二执行器械的情况下，接收所述力传感器测量的力学信息之后，所述方法还包括：

根据所述执行杆的偏置角度分解所述第二执行器械的重力，获取所述第二执行器械的第三作用力和所述第二执行器械的第三力矩；

根据所述第二执行器械的第三质心坐标和所述力传感器的第四质心坐标，获取总惯性扭矩；

根据所述力学信息、所述第三作用力、所述第三力矩和所述总惯性扭矩，确定环境力和环境力矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述手术机械臂还包括控制驱动件，所述控制驱动件安装于所述力传感器上，所述执行杆安装于所述控制驱动件上，所述控制驱动件和所述执行杆组成第二执行器械的情况下，所述手术机械臂还包括远心操控组件和转动驱动件，所述远心操控组件包括动平台，所述转动驱动件安装于所述动平台上，所述力传感器安装于所述转动驱动件上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二执行器械的第三质心坐标和所述力传感器的第四质心坐标，获取总惯性扭矩包括：

根据所述第三质心坐标，获取所述第二执行器械的转轴与通过第二执行器械质心的平行轴之间的第一距离；

根据所述第一距离，获取所述第二执行器械的第一转动惯量；并根据所述第一转动惯量和所述执行杆的旋转角加速度，获取所述第二执行器械的第一扭矩；

根据所述第四质心坐标，获取所述力传感器的转轴与通过所述力传感器质心的平行轴之间的第二距离；

根据所述第二距离，获取所述力传感器的第二转动惯量；并根据所述第二转动惯量和所述旋转角加速度，获取所述力传感器的第二扭矩；

根据所述第一扭矩和所述第二扭矩，获取所述总惯性扭矩。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述力学信息、所述第三作用力、所述第三力矩和所述总惯性扭矩，确定环境力和环境力矩包括：

将所述力学信息在第一坐标轴方向、第二坐标轴方向和第三坐标轴方向上进行受力分解，并根据所述第三作用力、所述第三力矩和所述受力分解后的力学信息，得到受力分解后的环境分力和分解环境力矩；

根据所述环境分力获取环境合力，并根据所述环境分力和所述分解环境力矩获取所述环境合力的受力点坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境分力和所述分解环境力矩获取所述环境合力的受力点坐标包括：

根据所述受力点坐标、所述第一坐标轴方向上的第一环境分力和所述第一坐标轴方向上的第一分解环境力矩，确定第一计算模型；

根据所述受力点坐标、所述第二坐标轴方向上的第二环境分力和所述第二坐标轴方向上的第二分解环境力矩，确定第二计算模型；

根据所述受力点坐标、所述第三坐标轴方向上的第三环境分力和所述第三坐标轴方向上的第三分解环境力矩，确定第三计算模型；

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，确定所述受力点坐标。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述手术机械臂还包括主操作手，所述根据所述环境分力和所述分解环境力矩获取所述环境合力的受力点坐标之后，所述方法包括：

所述主操作手根据反馈的所述环境合力和所述受力点坐标，产生作用力。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述接收所述力传感器测量的力学信息之前，所述方法包括：

在所述执行杆位于水平状态的情况下，所述环境力在第一坐标轴和第二坐标轴方向上最大；

在所述执行杆位于垂直状态的情况下，所述环境力在第三坐标轴方向上最大。