[发明专利]机器人的标定方法和装置

说明书

本发明提供一种机器人的标定方法和装置，其中标定方法包括：确定与各待标定量相关的参数以及每个所述参数的标准值，按预设频率采集机器人运行时的各待标定量的测量值和参数的测量值；对于任意一个参数，根据多维粒子群算法以及该参数的标准值对该参数的测量值进行标定；对于任意一个待标定量，根据约束方程获知相关的其他待标定量和各参数，根据与该待标定量相关的各参数标定后的测量值以及已完成标定的所述其他待标定量，获得该待标定量的计算值，根据多维粒子群算法以及该待标定量的测量值，对该待标定量的计算值进行标定。本发明实施例具有收敛速度快、局部极值发生率低、能够有效解决多维复杂关系参数标定的有益效果。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及机器人的标定方法和装置。

背景技术

在深静脉穿刺手术中，存在手术需求量大，医生第一次穿刺成功率低、并发症多以及医护人员培训时间长等问题。近年来，为了解决这些问题很多医生采取了超声引导下的深静脉穿刺，这种穿刺方法能够大大的提高一次穿刺成功率，在一定程度上减少手术并发症。但是依然存在以下几个问题：第一、在穿刺手术之前无法预知穿刺针进入体内后的位置，所以穿刺的准确率和成功率很大程度上依赖医生的临床经验，依然需要对进行手术的医生进行长时间的培训。第二、有的时候穿刺针会因为穿刺角度、光照反射以及穿刺针有时和探头不共面，在穿刺过程中经常出现无法看到穿刺针的情况。事实上，因为手术习惯以及超声穿刺存在的这些问题，有很大一部分的医生在深静脉穿刺中依然采用了盲穿的方法。

为了解决上述问题，科研人员开发了超声引导下的深静脉穿刺机器人导航系统。该导航系统的精度依赖于整个机器人系统的多个机械参数和控制参数的精度，机械参数和控制参数也可以统称为参数。

其中，机械参数的精度受到加工和装配两方面的影响，控制参数精度受到电机精度、零位接近传感器等精度的影响。如果根据每个参数进行标定，需要高精度的测量装置对其精度进行检验。同时，因为需要标定的参数的数量比较多，检验的工作量非常大。已有技术中没有针对超声引导下穿刺机器人机械及控制参数的标定，仅有针对通用机器人的运动学标定方法，该方法适用于提高机器人的运行轨迹精度，以及通用的采用高精度测量仪器对每一个机械参数和控制参数进行标定的方法。这些方法都不能适用于穿刺机器人导航系统，不能在短时间内自动标定穿刺引导线，而且用于检测的更高精度的测量仪器的成本昂贵。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的机器人的标定方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供一种机器人的标定方法，包括：

确定与各待标定量相关的参数以及每个所述参数的标准值，按预设频率采集机器人运行时的各待标定量的测量值和参数的测量值；

对于任意一个参数，根据多维粒子群算法以及该参数的标准值对该参数的测量值进行标定；

对于任意一个待标定量，根据约束方程获知相关的其他待标定量和各参数，根据与该待标定量相关的各参数标定后的测量值以及已完成标定的所述其他待标定量，获得该待标定量的计算值，根据多维粒子群算法以及该待标定量的测量值，对该待标定量的计算值进行标定。

优选地，所述对于任意一个参数，根据多维粒子群算法以及该参数的标准值对该参数的测量值进行标定的步骤，包括：

将采集次数作为维度，根据该参数在所有维度下测量值与标准值之间的偏差建立适应度函数；

以该参数在每个维度下测量值与标准值之间的偏差作为一个粒子，建立粒子群，初始化每个粒子的位置和速度；

以多维粒子群算法进行粒子的迭代搜索，当迭代搜索至所述适应度函数最小时，获得最优解；

根据所述最优解对该参数各时刻的测量值进行标定。

优选地，所述以多维粒子群算法进行粒子的迭代搜索的步骤，之前还包括：