[发明专利]一种输入信号补偿系统及其方法、抖动模拟输出系统及其方法

说明书

本发明公开了一种输入信号补偿系统及其方法、抖动模拟输出系统及其方法。所述输入信号补偿系统包括抖动信号采集装置，佩戴在用户需要进行抖动信号采集的部位，用于采集抖动信号；输入信号采集装置，用于采集用户操作的机械手的输入信号；上位机，接收所述抖动信号和所述输入信号，并据此进行反向补偿滤波得到补偿信号。通过补偿信号控制机械臂的运动，消除了操作过程中因人手抖动造成的机械臂的运动误差、提高了手术准确率。所述抖动模拟输出系统包括所述抖动信号采集装置。

技术领域

本发明涉及信号补偿技术领域，尤其涉及一种输入信号补偿系统及其方法、抖动模拟输出系统及其方法。

背景技术

在手术机器人系统中，医生操作控制台机械手时候会手抖，医生手的抖动会带动机械手的抖动，从而将抖动叠加到系统的输入上，跟随机械手运动的机械臂的也随着机械手抖动而抖动。

这种抖动会造成手术过程中操作结果的不确定，给手术带来很大的操作难度。因此，操作机械臂需要将医生的输入信号进行补偿式滤波，将抖动信号和实际输入信号进行有效的识别并分离。

发明内容

针对手的抖动会给手术过程带来操作误差、降低手术操作的精度的问题，本发明一方面提出了一种输入信号补偿系统及其方法用于消除人手抖动造成的机械臂运动误差，本发明另一方面提供一种包括输入信号补偿系统的抖动采集装置的抖动模拟输出系统及其方法用于模拟出人手抖动，以测试控制台手术机械臂滤波效果，进一步辅助提高手术准确率，从而能够实时的将传输给机械臂的输入信号中的噪声信号消除，同时不影响机械臂的响应速度。

技术方案：

一种输入信号补偿系统，包括：

抖动信号采集装置，佩戴在用户需要进行抖动信号采集的部位，用于采集抖动信号；

输入信号采集装置，用于采集用户操作的机械手的输入信号；

上位机，接收所述抖动信号和所述输入信号，并据此进行反向补偿滤波得到补偿信号。

所述抖动信号采集装置包括用于采集用户相关部位的抖动信号的传感器及将所述抖动信号传输至上位机的无线传输模块。

所述传感器为陀螺仪。

所述陀螺仪为6轴电子陀螺仪。

所述无线传输模块为蓝牙模块或Wifi模块。

所述抖动信号采集装置还包括基座、固定安装在基座上的电池，所述传感器和所述无线传输模块设置在所述基座上并与所述电池电性连接。

所述抖动信号采集装置还包括设置在基座两侧的佩戴带。

所述反向滤波补偿的具体步骤为：上位机将所述抖动信号取反得到反向信号，然后将该反向信号与所述输入信号进行叠加得到叠加信号。

所述反向滤波的步骤还包括：将所述叠加信号通过低通滤波器和频点陷波对噪声信号进行滤除得到所述补偿信号。

一种输入信号补偿系统的方法，包括：

(1)在用户需要进行抖动信号采集的部位佩戴所述抖动采集装置，用户对机械手进行操作；

(2)输入信号采集装置实时采集机械手的输入信号并发送至上位机，输入信号采集装置采集到的输入信号包括机械手的实际输入信号和人手抖动产生的抖动信号；

(3)抖动采集装置同步实时采集用户操作时因手抖产生的抖动信号，并发送至上位机；

(4)上位机根据所述输入信号和所述抖动信号进行反向补偿滤波得到补偿信号。

所述反向滤波补偿的具体步骤为：上位机将所述抖动信号取反得到反向信号，然后将该反向信号与所述输入信号进行叠加得到叠加信号。