[发明专利]骨科手术辅助机器人的控制系统

权利要求书

1.一种骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征在于，包括：嵌入式中央控制模块、多轴运动控制模块、若干交流伺服驱动器、若干交流伺服电机、人机交互模块、传感器模块、开关模块、指示灯模块和操作杆，其中：嵌入式中央控制模块与多轴运动控制模块相连传输运动规划信息以及其它通过后者中转的信息，嵌入式中央控制模块与人机交互模块相连传输图像显示信息和用户输入信息，多轴运动控制模块与交流伺服驱动器相连传输电机控制信息，交流伺服驱动器与交流伺服电机相连传输电机驱动和电机编码器信息，多轴运动控制模块与传感器模块相连传输各运动关节极限位置信息和周边环境信息，多轴运动控制模块与指示灯模块相连传输状态信息，多轴运动控制模块与开关模块相连传输开关信息，多轴运动控制模块与操作杆相连传输手动操纵控制信息。

2.根据权利要求1所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的嵌入式中央控制模块包括：系统界面子模块、状态监控子模块、网络通信子模块和运动调整子模块，其中：系统界面子模块与状态监控子模块相连传输系统运行状态信息，系统界面子模块与运动调整子模块相连传输系统参数以及位姿状态信息，状态监控子模块与运动调整子模块相连传输手动运动控制命令信息，网络通信子模块与运动调整子模块相连传输导航信息，系统界面子模块与人机交互模块相连传输系统参数设定与状态显示信息，状态监控子模块与开关模块相连传输开关信息，状态监控子模块与传感器模块相连传输各运动关节极限位置信息和周边环境信息，状态监控子模块与操作杆相连传输手动操纵控制信息，运动调整子模块与多轴运动控制模块相连传输运动规划信息。

3.根据权利要求2所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的系统界面子模块包括：系统设定单元、IO状态显示单元、位姿显示单元、参数输入单元和坐标标定单元，其中：系统设定单元与人机交互模块相连传输系统设定信息，参数输入单元与系统设定单元相连传输系统参数信息，坐标标定单元与系统设定单元相连传输坐标信息，参数输入单元与运动调整子模块相连传输系统参数信息，坐标标定单元与运动调整子模块相连传输坐标变换矩阵参数信息，IO状态显示单元与状态监控子模块相连传输IO状态信息，位姿显示单元与运动调整子模块相连传输位姿信息。

4.根据权利要求2所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的状态监控子模块包括：逻辑控制单元、IO信号读取单元和AD转换单元，其中：逻辑控制单元与系统界面子模块相连传输IO状态信息，逻辑控制单元与运动调整子模块相连传输运动状态信息，IO信号读取单元与逻辑控制单元相连传输数字量IO信息，IO信号读取单元与开关模块相连传输开关信息，IO信号读取单元与传感器模块相连传输传感器检测的各种状态信息，AD转换单元与操作杆相连传输操作杆输入的模拟信息，AD转换单元与运动调整子模块相连传输操作杆输入的数字信息。

5.根据权利要求2所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的运动调整子模块包括：运动规划单元、运动控制器接口单元和电机状态读取单元，其中：运动控制器接口单元与多轴运动控制模块相连传输运动规划信息，运动控制器接口单元与电机状态读取单元相连传输电机状态信息，电机状态读取单元与网络通信子模块相连传输电机状态信息，电机状态读取单元与系统界面子模块相连传输电机状态信息，运动控制器接口单元与运动规划单元相连传输运动规划信息，运动规划单元与系统界面子模块相连传输设定的系统参数信息，运动规划单元与状态监控子模块相连传输操作杆的控制信号和开关信息。

6.根据权利要求2所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的网络通信子模块包括：TCP/IP接口单元、命令解析单元和数据上传单元，其中：数据上传单元与运动调整子模块相连传输机器人位姿信息，数据上传单元与TCP/IP接口单元相连传输机器人姿态信息，命令解析单元与TCP/IP接口单元相连传输外部设备的命令信息，命令解析单元与运动调整子模块相连传输运动控制指令和参数信息，TCP/IP接口单元与局域网相连传输机器人姿态信息和外部的控制信息。

7.根据权利要求1所述的骨科手术辅助机器人的控制系统，其特征是，所述的开关模块包括：紧急停止按钮、运行模式选择开关和冗余自由度控制开关，其中：紧急停止按钮与多轴运动控制模块相连传输运动停止信息，运行模式选择开关与多轴运动控制模块相连传输操作杆控制模块信息，冗余自由度控制开关与多轴运动控制模块相连传输机器人冗余自由度控制信息。