(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210844220.7 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 北京易普康达医疗科技有限公司 地址 102208 北京市昌平区科技园区振兴 路36号院2号楼3层320号 (72)发明人 刘思远　 (74)专利代理 机构 北京汇信合知识产权代理有 限公司 1 1335 专利代理师 林聪源 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) A61B 34/00(2016.01) A61B 34/30(2016.01) (54)发明名称 一种提高机械臂末端随动稳定性的控制方 法 (57)摘要 本发明公开了一种提高机械臂末端随动稳 定性的控制方法， 包括： 机械臂接收末端目标姿 态Pinital； 基于机械臂的当前姿态对末端目标姿 态Pinital进行滤波处理， 得到消除噪声后的姿态 Pfilter； 对姿态Pfilter进行校正， 得到校正后的姿 态Pcorrect； 将姿态Pcorrect转换到机械臂末端坐标 系下， 得到最终的姿态Pfinal； 控制机械臂运动到 最终的姿态Pfinal。 本发明在膝关节置换手术机 器人系统的机械臂进行切骨时， 可 实时跟踪切削 平面； 同时， 可消除机械臂在切骨跟踪过程中的 抖动和可能的误差， 提高切骨的精度及用户体 验。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115091462 A 2022.09.23 CN 115091462 A 1.一种提高机 械臂末端随动稳定性的控制方法， 其特 征在于， 包括： 机械臂接收末端目标姿态Pinital； 基于机械臂的当前姿态对末端目标姿态Pinital进行滤波处理， 得到消除噪声后的姿态 Pfilter； 对姿态Pfilter进行校正， 得到校正后的姿态Pcorrect； 将姿态Pcorrect转换到机械臂末端坐标系下， 得到最终的姿态Pfinal； 控制机械臂运动到最终的姿态Pfinal。 2.如权利 要求1所述的控制方法， 其特征在于， 所述机械臂接收末端目标姿态Pinital， 包 括： 通过视觉定位仪计算安装在机械臂末端的定位支架和骨骼上的定位支架的位置信 息， 并基于位置信息计算出机 械臂的目标姿态Pinital。 3.如权利要求1所述的控制方法， 其特征在于， 采用卡尔曼滤波对末端目标姿态Pinital 进行滤波处理， 得到消除噪声后的姿态Pfilter。 4.如权利 要求1所述的控制方法， 其特征在于， 所述对姿态Pfilter进行校正， 得到校正后 的姿态Pcorrect； 包括： V＝[0 0 f/S] Pcorrect＝Pfilter‑VT 式中， f为机械臂末端在切骨平面垂直方向上受到的外力， S为机械臂末端在在相同方 向上的刚度， 为机械臂末端相对于基座标的转换矩阵， VT为V的转置 。 5.如权利要求1所述的控制方法， 其特征在于， 所述将姿态Pcorrect转换到机械臂末端坐 标系下， 得到最终的姿态Pfinal； 包括： 式中， Pcorrect为上一步得到的机械臂末端校正后的姿态， Pcurrent为机械臂当前测量姿 态， 为Pcorrect相对于Pcurrent的转换矩阵， TZ， Tβ， Tγ为T在z， β， α 方向的分量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115091462 A 2一种提高机械臂末端随动稳定性的控制方 法 技术领域 [0001]本发明涉及膝关节置换手术机器人系统技术领域， 具体涉及一种提高机械臂末端 随动稳定性的控制方法， 应用于膝关节置换手术机器人系统。 背景技术 [0002]膝关节置换手术机器人系统由于具有良好的手术精度和重复性， 近年来实现了快 速的发展， 成为膝关节置换手术中具有潜力的技术发展方向。 膝关节置换手术机器人系统 利用点云配准技术， 将患者膝关节骨骼图像坐标系、 实物坐标系和光学定位工具坐标系进 行配准， 并利用机 械臂进行手术。 [0003]手术过程中需要对骨骼切削出不同的平面， 用以安装假体； 一方面， 在切骨 时， 机 械臂需要保证锯片只能在切削平面上运动， 但在其它方向都保持不变。 由于在切骨时为了 提高操作的舒适性， 都使用柔性机械臂完成切骨， 但是柔性机械臂的刚度不够， 会因为把持 摆锯时的外力等因素导致在切削平面以外的方向会有偏差； 另一方面， 为了保证锯片与骨 骼相对位置不变， 需要机 械臂实时跟踪骨骼的位置 。 [0004]现有机械臂实时跟踪骨骼的方法主要是采用视觉定位仪定位两者之间的位置， 虽 然定位仪的精度很高， 但是 由于环境等因素仍然存在一定的误差波动， 反映到机械臂上就 会导致锯片不停的抖动， 影响切骨时的体验和精度。 发明内容 [0005]针对现有技术中存在的上述问题， 本发明提供一种提高机械臂末端随动稳定性的 控制方法， 其可消除膝关节置换手术机器人系统的机械臂在切骨跟踪过程中的抖动和可能 的误差， 提高切骨的精度及用户体验。 [0006]本发明公开了一种提高机 械臂末端随动稳定性的控制方法， 包括： [0007]机械臂接收末端目标姿态Pinital； [0008]基于机械臂的当前姿态对末端目标姿态Pinital进行滤波处理， 得到消除噪声后的 姿态Pfilter； [0009]对姿态Pfilter进行校正， 得到校正后的姿态Pcorrect； [0010]将姿态Pcorrect转换到机械臂末端坐标系下， 得到最终的姿态Pfinal； [0011]控制机械臂运动到最终的姿态Pfinal。 [0012]作为本发明的进一 步改进， 所述机 械臂接收末端目标姿态Pinital， 包括： [0013]通过视觉定位仪计算安装在机械臂末端的定位支架和骨骼上的定位支架的位置 信息， 并基于位置信息计算出机 械臂的目标姿态Pinital。 [0014]作为本发明的进一步改进， 采用卡尔曼滤波对末端目标姿态Pinital进行滤波处理， 得到消除噪声后的姿态Pfilter。 [0015]作为本发明的进一步改进， 所述对姿态Pfilter进行校正， 得到校正后的姿态 Pcorrect； 包括：说　明　书 1/4 页 3 CN 115091462 A 3