用于连续体机器人的初始位姿标定方法及装置

本公开总体说来涉及人工智能，更具体地讲，涉及一种用于连续体机器人的初始位姿标定方法及装置。

背景技术：

1、在相关领域中，连续体机器人是一种新兴的机器人技术，其设计灵感来源于生物体的柔软和灵活性。与传统的刚性机器人相比，连续体机器人由柔软的材料构成，能够自由变换形态和结构，并且其尺寸可被设计为很微小，使得其在医疗领域具有广泛的应用前景。例如，连续体机器人可被用于辅助内窥镜检测、息肉夹取和病灶切除等医疗任务，这些医疗任务通过利用连续体机器人的柔软特性在例如人体内部进行精准而安全的操作。

2、针对连续体机器人的控制方面，通常可基于运动学模型来实现这种控制。在实现上述控制时，连续体机器人的初始位姿将会影响对连续体机器人的控制效果(例如，操作精度)。因此，如何控制连续体机器人的初始位姿，成为上述控制所涉及的重要问题之一。

技术实现思路

1、本公开的实施例提供一种用于连续体机器人的初始位姿标定方法及装置，从而实现了绳驱动连续体机器人的理想初始位姿自动标定。

2、在一个总体方面，提供一种用于连续体机器人的初始位姿标定方法，所述初始位姿标定方法包括：获取所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的理想电流数据，其中，所述驱动电机用于驱动所述连续体机器人包括的多条驱动绳；基于所述理想电流数据，构建所述理想电流区间；基于初始位姿标定算法来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间，从而完成所述连续体机器人的初始位姿标定，其中，所述初始位姿标定算法是基于所述理想电流区间和逐步趋近策略而创建的。

3、可选地，所述获取所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的理想电流数据的步骤可包括：在预设时间段内，持续采集所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的电流数据，作为所述理想电流数据。

4、可选地，所述基于所述理想电流数据，构建所述理想电流区间的步骤可包括：通过对所述理想电流数据求均值和标准差，得到所述理想电流数据的理想电流均值和理想电流标准差；基于所述理想电流均值和所述理想电流标准差，构建所述理想电流区间。

5、可选地，所述基于初始位姿标定算法来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间的步骤可包括：在预设时间段内，持续采集所述连续体机器人在当前初始位姿时所述驱动电机的当前电流数据；基于所述当前电流数据和所述理想电流区间的比较，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿；响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，基于所述逐步趋近策略来调整所述驱动电机的转动方向和转动量，并且基于所述驱动电机的转动方向和转动量来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间。

6、可选地，所述基于所述当前电流数据和所述理想电流区间的比较，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿的步骤可包括：通过对所述当前电流数据求均值，得到当前电流均值；通过将所述当前电流均值和与所述理想电流区间相对应的理想均值进行比较，得到所述当前电流数据位于所述理想电流区间的占比；基于所述占比，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿。

7、可选地，所述响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，基于所述逐步趋近策略来调整所述驱动电机的转动方向和转动量的步骤可包括：响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，对所述当前电流均值和与所述理想电流区间相对应的理想均值应用所述逐步趋近策略，得到所述驱动电机的转动方向和转动量。

8、可选地，所述基于所述占比，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿的步骤可包括：响应于所述占比大于等于预设占比阈值，确定所述连续体机器人当前已处于所述理想初始位姿；响应于所述占比小于所述预设占比阈值，确定所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿。

9、可选地，所述逐步趋近策略的步骤可包括：在预设的本次更新步长下执行以下处理：基于与所述初始电流数据相对应的均值数据和与所述理想电流区间相对应的均值数据，确定所述驱动电机的转动方向；将所述本次更新步长作为所述驱动电机的转动量，并且将所述驱动电机的转动方向和所述驱动电机的转动量作为逐步趋近策略的输出结果。

10、在另一总体方面，提供一种用于连续体机器人的初始位姿标定装置，所述初始位姿标定装置包括：数据获取和分析模块，被配置为：获取所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的理想电流数据，其中，所述驱动电机用于驱动所述连续体机器人包括的多条驱动绳，并且所述数据获取和分析模块还被配置为：基于所述理想电流数据，构建所述理想电流区间；数据标定模块，被配置为：基于初始位姿标定算法来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间，从而完成所述连续体机器人的初始位姿标定，其中，所述初始位姿标定算法是基于所述理想电流区间和逐步趋近策略而创建的。

11、可选地，所述数据获取和分析模块获取所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的理想电流数据的操作可包括：在预设时间段内，持续采集所述连续体机器人处于理想初始位姿时所述驱动电机的电流数据，作为所述理想电流数据。

12、可选地，所述数据获取和分析模块基于所述理想电流数据，构建所述理想电流区间的操作可包括：通过对所述理想电流数据求均值和标准差，得到所述理想电流数据的理想电流均值和理想电流标准差；基于所述理想电流均值和所述理想电流标准差，构建所述理想电流区间。

13、可选地，所述数据标定模块基于初始位姿标定算法来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间的操作可包括：在预设时间段内，持续采集所述连续体机器人在当前初始位姿时所述驱动电机的当前电流数据；基于所述当前电流数据和所述理想电流区间的比较，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿；响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，基于所述逐步趋近策略来调整所述驱动电机的转动方向和转动量，并且基于所述驱动电机的转动方向和转动量来控制所述驱动电机的转动，使得通过转动所获得的所述驱动电机的初始电流数据位于所述理想电流区间。

14、可选地，所述数据标定模块基于所述当前电流数据和所述理想电流区间的比较，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿的操作可包括：通过对所述当前电流数据求均值，得到当前电流均值；通过将所述当前电流均值和与所述理想电流区间相对应的理想均值进行比较，得到所述当前电流数据位于所述理想电流区间的占比；基于所述占比，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿。

15、可选地，所述数据标定模块响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，基于所述逐步趋近策略来调整所述驱动电机的转动方向和转动量的操作可包括：响应于确定出所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿，对所述当前电流均值和与所述理想电流区间相对应的理想均值应用所述逐步趋近策略，得到所述驱动电机的转动方向和转动量。

16、可选地，所述数据标定模块基于所述占比，确定所述连续体机器人当前是否处于所述理想初始位姿的操作可包括：响应于所述占比大于等于预设占比阈值，确定所述连续体机器人当前已处于所述理想初始位姿；响应于所述占比小于所述预设占比阈值，确定所述连续体机器人当前未处于所述理想初始位姿。

17、可选地，所述逐步趋近策略的操作可包括：在预设的本次更新步长下执行以下处理：基于与所述初始电流数据相对应的均值数据和与所述理想电流区间相对应的均值数据，确定所述驱动电机的转动方向；将所述本次更新步长作为所述驱动电机的转动量，并且将所述驱动电机的转动方向和所述驱动电机的转动量作为逐步趋近策略的输出结果。

18、在另一总体方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现如上所述的初始位姿标定方法。

19、在另一总体方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备/服务器的处理器执行时，使得电子设备/服务器能够执行如上所述的初始位姿标定方法。

20、在另一总体方面，提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：至少一个处理器；至少一个存储计算机可执行指令的存储器，其中，所述计算机可执行指令在被所述至少一个处理器运行时，促使所述至少一个处理器执行如上所述的初始位姿标定方法。

21、根据本公开的实施例的用于连续体机器人的初始位姿标定方法及装置，通过提出连续体机器人初始位姿标定算法来控制驱动电机的转动，使驱动电流分布落入理想电流区间，实现了连续体机器人理想初始位姿的自动标定。此外，根据本公开的实施例的用于连续体机器人的初始位姿标定方法有效地填补了现有技术中绳驱动连续体机器人尚无自动标定方法的空白。