[发明专利]混联机器人系统及虚拟RCM运动控制方法

说明书

本公开涉及眼科机器人技术领域，尤其是涉及一种混联机器人系统及虚拟RCM运动控制方法。本公开提供的混联机器人系统，上平动机构安装于基座上，上平动机构包括第一平移组件、上支架和上转接架，第一平移组件被配置为驱动上支架沿第一方向往复移动，第一平移组件还被配置为驱动上支架沿第二方向往复移动，上支架与上转接架枢接；下平动机构安装于基座上，下平动机构包括第二平移组件、下支架和下转接架，第二平移组件被配置为驱动下支架沿第一方向往复移动，第二平移组件还被配置为驱动下支架沿第二方向往复移动，下支架与下转接架枢接；上转接架、下转接架分别与末端平台枢接；末端器械安装于末端平台上，末端平台被配为驱动末端器械作进给运动。

技术领域

本公开涉及眼科机器人技术领域，尤其是涉及一种混联机器人系统及虚拟 RCM运动控制方法。

背景技术

眼科手术是一项操作难度较高的手术，图1为黄斑前膜剥离手术的示意图，需要在巩膜上开一个切口，手术器械从切口进行眼内并绕巩膜刺入点(RCM点) 进行三自由度转动以及沿器械方向的进给运动。由于手术医生有限的感知能力以及难以抑制的生理颤动等，在手术过程中，有出现误操作的风险导致手术器械与巩膜的接触力过大从而引发医疗事故。

为解决上述难题，实现眼科手术机器人的RCM运动，研究者们对眼科手术机器人的RCM机构进行了研究，并通过机械约束来物理的约束出RCM点，也就是基于平行四杆构型的RCM机构。由于该方式一般采用串联机械臂主体和平行四杆机构混合的构型，所述RCM点的位置固定无法改变及不能调节，并且平行四杆机构的加工精度难以保证，所以该方式存在体积不够紧凑、动作不够灵活、运动精度不够高等缺陷。

发明内容

本公开提供了一种混联机器人系统及虚拟RCM运动控制方法，以在一定程度上解决目前的串联机械臂主体和平行四杆机构混合的构型的一些缺陷。

本公开提供了一种混联机器人系统，其包括：

基座；

上平动机构，所述上平动机构安装于所述基座上，所述上平动机构包括第一平移组件、上支架和上转接架，所述第一平移组件被配置为驱动所述上支架沿第一方向往复移动，所述第一平移组件还被配置为驱动所述上支架沿第二方向往复移动，所述上支架与所述上转接架枢接；

下平动机构，所述下平动机构安装于所述基座上，所述下平动机构包括第二平移组件、下支架和下转接架，所述第二平移组件被配置为驱动所述下支架沿所述第一方向往复移动，所述第二平移组件还被配置为驱动所述下支架沿所述第二方向往复移动，所述下支架与所述下转接架枢接；

末端平台，所述上转接架、所述下转接架分别与所述末端平台枢接；以及

末端器械，所述末端器械安装于所述末端平台上，所述末端平台被配为驱动所述末端器械作进给运动。

在一些可选的方案中，所述基座包括上下分层设置的上支撑板和下支撑板；所述第一方向与所述第二方向相垂直；

所述第一平移组件包括第一平动台和第二平动台；所述第二平动台被配置为驱动所述第一平动台沿所述第二方向往复移动，所述第一平动台被配置为驱动所述上支架沿所述第一方向往复移动；

所述第二平动台安装于所述上支撑板上。

在一些可选的方案中，所述第二平移组件包括第三平动台和第四平动台；所述第四平台被配置为驱动所述第三平动台沿所述第二方向往复移动，所述第三平动台被配置为驱动所述上支架沿所述第一方向往复移动；

所述第一平动台与所述第三平动台之间被配置为产生位移差，以及使得所述末端平台进行俯仰运动；

所述第四平动台安装于所述下支撑板上。