[发明专利]一种医疗机器人、检测机械臂碰撞的方法及存储介质

权利要求书

1.一种医疗机器人，其特征在于，包括执行端和中央控制单元，其中：

所述执行端包括至少两个执行组件，所述执行组件包括机械臂和手术器械，所述执行组件用于进行手术操作；

所述中央控制单元用于根据每个所述执行组件的预期位姿，结合预设的执行组件包围盒模型，获得每个所述执行组件包围盒模型的预期位姿，并通过碰撞检测算法判断所述执行组件之间是否将发生碰撞；

还包括控制端，所述控制端包括操作组件，所述操作组件用于控制所述执行组件运动；所述中央控制单元根据可能发生碰撞的方向，以及预设的主从映射关系，控制所述操作组件运动，以对操作者施加与可能发生碰撞的方向相反方向的作用力；

其中，所述中央控制单元还用于在判断所述执行组件之间将发生碰撞后，获取所述执行组件之间可能发生碰撞的方向，并将所述碰撞的方向予以显示，所述中央控制单元用于将相应的两个所述执行组件包围盒模型投影到分离轴上分别得到第一投影和第二投影，并且判断所述第一投影和第二投影是否重叠，如果所有分离轴上的第一投影和第二投影均重叠，则认定相邻的两个所述执行组件将发生碰撞，并取最小的投影重叠的长度所在的分离轴作为所述可能发生碰撞的方向；

所述作用力的大小与所述最小的重叠部分长度之间呈比例关系，所述中央控制单元还包括所述作用力的大小与所述投影重叠的长度之间预设的比例关系，并根据所述最小的投影重叠长度确定所述作用力的大小。

2.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，还包括控制端，所述控制端包括操作组件，所述操作组件用于控制所述执行组件运动；

所述中央控制单元还用于根据所述操作组件的位姿，通过预设的操作组件与执行组件的主从映射关系获得每个所述执行组件的当前位姿和当前速度，进而获得每个所述执行组件的预期位姿。

3.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，

所述中央控制单元还包括预设的执行组件的手术运动轨迹，所述手术运动轨迹包括每个执行组件每个时刻点在笛卡尔空间的位姿；

所述中央控制单元用于取当前时刻之后预期时间时所述手术运动轨迹中的所述执行组件在笛卡尔空间的位姿作为每个所述执行组件的预期位姿。

4.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，

所述中央控制单元还包括预设的用于执行组件自检的自检运动轨迹，所述自检运动轨迹包括每个执行组件每个时刻点在笛卡尔空间的位姿；

所述中央控制单元用于当所述执行组件自检时，根据所述自检运动轨迹，将每个时刻点每个所述执行组件在笛卡尔空间的位姿作为预期位姿。

5.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，

所述执行组件包括多个关节和连接件，所述连接件之间通过关节连接；

所述执行组件包围盒模型包括连接件包围盒模型；

所述中央控制单元根据所述执行组件的预期位姿，获得连接件的预期位姿，并结合所述连接件包围盒模型，获得每个所述连接件包围盒模型的预期位姿，进一步通过碰撞检测算法判断所述执行组件之间的连接件是否将发生碰撞。

6.根据权利要求5所述的医疗机器人，其特征在于，所述机械臂由所述连接件和关节依次串联形成，且所述机械臂末端用于与所述手术器械连接，所述机械臂用于驱动所述手术器械围绕一不动点运动。

7.根据权利要求5或6所述的医疗机器人，其特征在于，所述连接件包括易碰撞连接件和非易碰撞连接件，所述中央控制单元根据所述关节的转动角度，获取连接件的当前位姿和当前速度，进而获得易碰撞连接件的预期位姿，并结合预设的易碰撞连接件的连接件包围盒模型，获得每个易碰撞连接件的所述连接件包围盒模型的预期位姿，进一步通过碰撞检测算法判断所述执行组件之间的易碰撞连接件是否将发生碰撞。

8.根据权利要求1所述的医疗机器人，其特征在于，所述执行组件包围盒模型还包括特征量，所述执行组件还包括特征参数，所述特征量与所述特征参数相对应，所述中央控制单元根据所述执行组件的预期位姿，获得所述特征参数的预期位姿，从而获得对应的所述特征量的预期位姿，最终获得所述执行组件包围盒模型的预期位姿。