申请/专利权人：北京科鹏医疗器械有限公司

申请日：2023-10-07

公开（公告）日：2024-01-12

公开（公告）号：CN116999178B

主分类号：A61B34/37

分类号：A61B34/37

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.12#授权;2023.11.24#实质审查的生效;2023.11.07#公开

摘要：一种经自然通道内窥镜操作的双频滤波直观主从映射方法，包括：操作者通过主端操作手柄产生手柄原始位姿，通过双频滤波算法滤除原始位姿中的高频噪声以及手部不受控的颤抖和漂移，生成手柄网络位姿；手柄网络位姿通过网络通信传给从端机械臂控制器，通过限速、限接触力、限伸缩量算法对手柄网络位姿做修正，通过直观主从映射算法得到机械臂目标位姿；对机械臂目标位姿实现比例运算，得到机械臂待执行位姿；对机械臂待执行位姿判定是否符合限位条件，不符合条件则拒绝执行，符合条件则最终输出为机械臂执行位姿。

主权项：1.一种经自然通道内窥镜操作的双频滤波直观主从映射方法，其特征在于，所述方法包括：操作者通过主端操作手柄产生手柄原始位姿，通过双频滤波算法滤除原始位姿中的高频噪声以及手部不受控的颤抖和漂移，生成手柄网络位姿；手柄网络位姿通过网络通信传给从端机械臂控制器，通过限速、限接触力、限伸缩量算法对手柄网络位姿做修正，通过直观主从映射算法得到机械臂目标位姿；对机械臂目标位姿实现比例运算，得到机械臂待执行位姿；对机械臂待执行位姿判定是否符合限位条件，不符合条件则拒绝执行，符合条件则最终输出为机械臂执行位姿；所述直观主从映射算法包括：修正后得到手柄真实传递位姿；在踩下运动使能踏板后的第一个周期进行配准，记录下此时的手柄真实传递位姿作为手柄配准点位姿，记录下此时的机械臂当前位姿作为机械臂配准位姿；在之后的每一个周期，手柄真实传递位姿相对于手柄配准点位姿的增量为手柄位姿增量，手柄位姿增量在运动映射规则下变换为机械臂位姿增量；在机械臂配准位姿基础上，做机械臂位姿增量的变换，得到该周期的机械臂目标位姿；将主端操作手柄的x、y、z、a坐标在配准的基础上，映射到从端机械臂末端工具尖端的-z、y、x、-α坐标上；所述配准为：在配准时刻获取手柄配准点位姿和机械臂配准位姿，以进行后续的直观主从映射解算；直观主从映射坐标的顺序、符号不同；从端机械臂带动内窥镜做rcm运动，即在运动过程中确保内窥镜镜鞘轴线通过空间中一个固定点，rcm运动自带2自由度的约束条件，所以直观主从映射算法只映射4个自由度的坐标；β＝atanzr-zregxreg-xr+Lstr α＝areg-ar 其中，xr、yr、zr、ar为当前的手柄真实传递位姿；xreg、yreg、zreg、areg为手柄配准点位姿；Lstr为配准时刻内窥镜镜鞘在不动点前面的长度；β、γ、α、d为中间变量；为配准时刻从端机械臂末端工具中心点坐标系到不动点坐标系的齐次变换矩阵，为的逆变换， I3为三阶单位矩阵，p为一个三阶列向量； 为不动点位置柔顺量，当不启用不动点位置柔顺时，它是一个三阶零向量； Tf为从端机械臂位姿增量齐次变换矩阵；为机械臂配准位姿，它是配准时刻从端机械臂基座坐标系到从端机械臂末端工具中心点坐标系的齐次变换矩阵；Tdest为当前的机械臂目标位姿，它是从端机械臂基座坐标系到从端机械臂末端工具中心点坐标系的齐次变换矩阵。

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