[发明专利]手术机械臂的力反馈测量方法和手术机械臂

说明书

本发明公开了一种手术机械臂的力反馈测量方法和手术机械臂，该手术机械臂包括力传感器和执行杆，该力传感器与该执行杆连接，其中，所述方法包括：接收该力传感器测量的力学信息；根据该执行杆的偏置角度分解该执行杆的重力，获取该执行杆的第一作用力和该执行杆的第一力矩；根据该力学信息、该第一作用力和该第一力矩，确定该执行杆末端处的环境力和环境力矩，从而解决了手术机械臂控制中力反馈检测的精确度较低的问题。

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种手术机械臂的力反馈测量方法和手术机械臂。

背景技术

随着科学技术的发展，手术机器人大大增加了手术操作的灵活性，医生能够进行更精细的操作，同时加入人机工程学方面的设计，能够减少医生的疲劳。手术机器人克服了传统手术在观察、宜人、操作和灵活等多方面的不足，然而，在相关技术中，手术机器人仍然缺少力反馈功能，无法将手术器械与患者组织的接触力准确反馈给医生，医生因而无法通过组织触摸来鉴别组织的属性或病变，因此，在相关技术中，手术机械臂控制中力反馈检测的精确度较低，导致医生在执行一些精细的操作时，想要施加精确的作用力也变得非常困难。

针对相关技术中，手术机械臂控制中力反馈检测的精确度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中，手术机械臂控制中力反馈检测的精确度较低的问题，本发明提供了一种手术机械臂的力反馈测量方法和手术机械臂，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种手术机械臂的力反馈测量方法，所述手术机械臂包括力传感器和执行杆，所述力传感器与所述执行杆连接，所述方法包括：

接收所述力传感器测量的力学信息；

根据所述执行杆的偏置角度分解所述执行杆的重力，获取所述执行杆的第一作用力和所述执行杆的第一力矩；

根据所述力学信息、所述第一作用力和所述第一力矩，确定所述执行杆末端处的环境力和环境力矩。

在其中一个实施例中，所述根据所述执行杆的偏置角度分解所述执行杆的重力，获取所述执行杆的第一作用力和所述执行杆的第一力矩包括：

根据第一夹角、第二夹角和所述执行杆的重力，获取所述第一作用力；其中，所述第一夹角为所述执行杆相对于第一坐标轴的偏置角度，所述第二夹角为所述执行杆相对于第二坐标轴的偏置角度；

根据所述执行杆的第一质心坐标确定所述第一作用力的第一力臂；并根据所述第一力臂和所述第一作用力，获取所述第一力矩。

在其中一个实施例中，所述手术机械臂还包括转动驱动件和控制驱动件，所述转动驱动件安装于力传感器上，所述控制驱动件设置于所述执行杆与所述转动驱动件之间，所述转动驱动件、所速控制驱动件和所述执行杆组成第一执行器械，所述接收所述力传感器获取的力学信息之后，所述方法包括：

根据所述执行杆的偏置角度分解所述第一执行器械的重力，获取所述第一执行器械的第二作用力和所述第一执行器械的第二力矩；

根据所述力学信息、所述第二作用力和所述第二力矩，确定所述环境力和所述环境力矩。

在其中一个实施例中，所述根据所述执行杆的偏置角度分解所述第一执行器械的重力，获取所述第一执行器械的第二作用力和所述第一执行器械的第二力矩包括：

根据第一夹角、第二夹角和所述第一执行器械的重力，获取所述第二作用力；

根据所述第一执行器械的第二质心坐标确定所述第二作用力的第二力臂；并根据所述第二力臂和所述第二作用力，获取所述第二力矩。