[发明专利]一种协作式机器人引导定位方法及装置

说明书

本发明涉及机器人定位技术领域，公开了一种协作式机器人引导定位方法，包括以下步骤：获取待定位目标的实时位姿信息，根据所述实时位姿信息建立目标坐标系，设置待定位目标上待定位的目标点以及目标方向；在所述目标坐标系内创建与所述目标点以及目标方向相关联的约束空间，所述约束空间沿目标方向设置，且指向目标点；获取机器人末端工具上特征点的实时位置信息，根据所述实时位置信息判断末端工具是否位于所述约束空间内，如果是，则基于所述约束空间对末端工具进行约束控制以及引导控制。本发明能够对待定位目标进行引导定位。

技术领域

本发明涉及机器人定位技术领域，具体涉及一种协作式机器人引导定位方法、装置以及计算机存储介质。

背景技术

协作式机器人作为一种可以与人类进行近距离互动的机器人，已经被广泛应用到各行各业中。在医学领域，通常会借助协作式机器人进行一些手术操作，此时机器人的末端工具直接作用于人体，因此对其动作的精确度提出了较高的要求。例如，髋/膝关节置换等骨科手术对假体的安装精度要求较高，较大的假体安装误差会引起肢体长度不等、关节脱臼、关节假体磨损等一系列的术后并发症，严重时需要重新进行关节置换手术。为了提高骨科手术中的关节置换精度和速度，通过协作式机器人协作医生进行手术，引导医生将假体安装到术前规划的目标位置上。然而，目前通过协作式机器人进行辅助手术时，机器人的作用仅仅局限于对患处周边组织的保护，无法实现手术过程中的操作引导定位。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种协作式机器人引导定位方法、装置以及计算机存储介质，解决现有技术中无法进行手术操作引导定位的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种协作式机器人引导定位方法，包括以下步骤：

获取待定位目标的实时位姿信息，根据所述实时位姿信息建立目标坐标系，设置待定位目标上待定位的目标点以及目标方向；

在所述目标坐标系内创建与所述目标点以及目标方向相关联的约束空间，所述约束空间沿目标方向设置，且指向目标点；

获取机器人末端工具上特征点的实时位置信息，根据所述实时位置信息判断末端工具是否位于所述约束空间内，如果是，则基于所述约束空间对末端工具进行约束控制以及引导控制。

本发明还提供一种协作式机器人引导定位装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述协作式机器人引导定位方法。

本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序被处理器执行时，实现所述协作式机器人引导定位方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先建立了约束空间，该约束空间基于目标坐标系建立，因此跟随待定位目标的实时位姿变化而变化。同时，该约束空间的设置与待定位目标上的目标点与目标方向相关联，使得该约束空间可以引导操作者定位至需要操作的目标点以及目标方向。最后，当机器人进入约束空间时，基于该约束空间进行约束控制和引导控制，实现基于机器人引导定位的定位操作。操作者根据约束空间内与目标点相关联的约束点的的指引，对目标点进行精确定位，实现高精度的引导定位。

附图说明

图1是本发明提供的协作式机器人引导定位方法一实施方式的流程图；

图2是本发明提供的协作式机器人引导定位方法一实施方式的工作原理示意图；

图3a是本发明提供的约束空间第一种实施方式的示意图；

图3b是本发明提供的约束空间第二种实施方式的示意图；

图3c是本发明提供的约束空间第三种实施方式的示意图；

附图标记：

1、机器人；2、末端工具；3、约束空间；31、约束点；10、待定位目标。