主从匹配的控制方法、机器人系统、设备及存储介质与流程

本公开涉及机器人领域，尤其涉及一种主从匹配的控制方法、机器人系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、随着科技的发展，通过医疗机器人辅助医疗工作人员进行手术得到了快速的发展。术中超声影像可帮助医生定位病灶、大血管和其他解剖结构。主要利用超声探头配合超声诊断系统，进行电能、声能转换，用于在体表及术中获得超声影像以进行诊断检查。通过探头向病人发射超声声束，通过对反射超声信号的接收和处理获得体内器官的超声影像。现有的超声影像技术一般采用体积较大的体外超声探头与病人的皮肤接触，只能从病人体外获取超声影像，无法在一些术式中获得病灶附近的超声影像，对于体外超声探头难以到达的复杂器官和解剖结构，也无法获得对应器官和解剖结构的超声影像。

2、通常，医疗机器人包括用于执行操作的从动工具及用于控制从动工具运动的主操作器。在实际场景中，从动工具被设置成能够进入操作区域，医疗工作人员通过遥操作主操作器进而控制从动工具在操作区域中的运动，以实现医疗操作。而目前尚未有将超声探头与医疗机器人的从动工具在体内进行装配结合，以进行一系列的医疗诊断和辅助治疗的医疗操作。

3、一般被遥操作的从动工具的数量会大于主操作器的数量，因此在手术中会存在改变主操作器所控制的从动工具的情况。而且，在操作开始时或者操作过程中，主操作器都需要先与从动工具建立映射，然后进行主从控制。由于超声探头与从动工具在体内进行装配结合，可以通过主操器控制对应从动工具以带动超声探头运动，没有预先将主操作器与对应控制的从动工具上的超声探头进行姿态匹配，会存在主操作器与超声探头之间的姿态(如朝向或者角度)不匹配。如果直接将两者对应匹配进行主从映射，将会劣化医疗工作人员(例如手术医生)的人机互动体验。因此，在主操作器与从动工具匹配连接后和遥操作前，需要将主操作器的姿态与超声探头的姿态进行对应匹配，以改进主操作器对超声探头的姿态操控精准度。

技术实现思路

1、在一些实施例中，本公开提供了主从匹配的控制方法，包括：

2、基于从动工具与超声探头完成装配连接，确定所述从动工具的末端的当前姿态；

3、基于所述从动工具的末端的当前姿态，确定所述超声探头的当前姿态；

4、基于所述超声探头的当前姿态，确定主操作器的手柄的目标姿态；

5、确定所述主操作器的手柄的当前姿态；以及

6、基于所述主操作器的手柄的目标姿态和当前姿态，生成所述主操作器的手柄的控制信号。

7、在一些实施例中，本公开提供了一种机器人系统，包括：主操作器，包括机械臂、设置在机械臂上的手柄以及设置在机械臂上的至少一个关节处的至少一个电机和至少一个主操作器传感器，至少一个主操作器传感器用于获得至少一个关节的关节信息；从动工具，包括柔性臂体和设置在柔性臂体末端的末端装配体；超声探头，包括设置在所述超声探头上的连接特征，所述连接特征用于与所述末端装配体装配连接；驱动装置，用于驱动从动工具的柔性臂体，驱动装置包括用于获得驱动信息的至少一个驱动装置传感器；以及控制装置，与主操作器和驱动装置通信连接，控制装置被配置成用于执行上述任一个实施例中提供的主从匹配的控制方法。

8、在一些实施例中，本公开提供了一种计算机设备，计算机设备包括：存储器，用于存储至少一条指令；以及处理器，与存储器耦合并且用于执行至少一条指令以执行上述任一个实施例中提供的主从匹配的控制方法。

9、在一些实施例中，本公开提供了一种计算机可读存储介质，用于存储至少一条指令，至少一条指令由计算机执行时致使机器人系统实现上述任一个实施例中提供的主从匹配的控制方法。

技术特征：

1.一种主从匹配的控制方法，包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述从动工具包括柔性臂体和设置在所述柔性臂体末端的末端装配体，确定所述从动工具的末端的当前姿态包括：

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，基于所述从动工具的末端的当前姿态，确定所述超声探头的当前姿态，包括：

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述从动工具包括柔性臂体、设置在所述柔性臂体末端的转动机构和设置在所述转动机构上的末端装配体，所述转动机构包括转动机构驱动丝，所述控制方法还包括：

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述主操作器包括用于控制所述手柄的姿态的至少一个姿态关节，确定所述主操作器的手柄的当前姿态包括：

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述主操作器包括用于控制所述主操作器的手柄的姿态的至少一个姿态关节，并且所述控制信号包括用于控制所述至少一个姿态关节中的一个或多个姿态关节的控制信号。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：

14.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述主操作器的手柄的目标姿态与所述超声探头的当前姿态一致，所述主操作器的手柄的目标姿态是相对于主操作器基坐标系的姿态。

15.一种机器人系统，包括：

16.一种计算机设备，所述计算机设备包括：

17.一种计算机可读存储介质，用于存储至少一条指令，所述至少一条指令由计算机执行时致使机器人系统实现如权利要求1-14中任一项所述的主从匹配的控制方法。

技术总结本公开涉及机器人领域，公开一种主从匹配的控制方法、机器人系统、设备及存储介质，其中主从匹配的控制方法，包括基于从动工具与超声探头完成装配连接，确定从动工具的末端的当前姿态，基于从动工具的末端的当前姿态，确定超声探头的当前姿态，基于超声探头的当前姿态，确定主操作器的手柄的目标姿态，确定主操作器的手柄的当前姿态，基于主操作器的手柄的目标姿态和当前姿态，生成主操作器的手柄的控制信号。本方法可以在遥操作开始前实现与主操作器的手柄与超声探头之间的姿态匹配，以实现操作者良好的操作体验以及动作预期与实际的高精度匹配。技术研发人员：徐凯,赵江然,丁跃受保护的技术使用者：术锐（上海）科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13