[发明专利]一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法

权利要求书

1.一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，包括机械臂和安装于所述机械臂上的注射器，所述机械臂包括夹持所述注射器的夹持装置和驱动所述夹持装置摆动的驱动臂；所述驱动臂包括驱动所述夹持装置摆动的第一线性电机、第二线性电机以及用于驱动所述夹持装置做直线运动的第三线性电机，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：选定入针位置，并设定机械臂的运动路径；

步骤二：控制机械臂沿着设定的运动路径运动，令机械臂驱动注射器的针尖末端着运动路径移动至转折点；

步骤三：计算针尖末端与雅可比矩阵，通过雅可比矩阵将针尖末端的移动量转换为机械臂的移动量；

步骤四：通过机械臂带动针尖末端在转折点执行RCM运动，完成10-20度转角；

步骤五：机械臂带动针尖末端继续按照步骤二中设定的运动路径运行至视网膜层的目标位置。

2.根据权利要求1所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，针尖末端的RCM运动中的位置计算如下：

S4.1：获取机械臂的物理参数；

S4.2：计算驱动臂的角度，具体为：

式中，θ为驱动臂的角度，即第一线性电机和第二线性电机所形成的关节与垂直面形成的夹角；L1为第一线性电机的当前位置；L2为第二线性电机的当前位置；dm为第三线性电机到第一线性电机或第二线性电机的水平轴的垂直距离；

S4.3：计算针尖末端位置，具体如下：

y＝(Ltool+L3)*sin(θ)-h*cos(θ)

式中，L3为第三线性电机的当前位置；h为第一线性电机和第二线性电机的直线距离；Ltool为夹持装置与针尖末端的距离；θ为第一线性电机和第二线性电机所形成的关节与垂直面形成的夹角。

3.根据权利要求2所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，针尖末端围绕RCM点转动，设定的运动轨迹如下：

式中，ΔL1、ΔL2、ΔL3分别为第一线性电机、第二线性电机和第三线性电机的目标位移量；J为雅可比矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，雅可比矩阵具体为：

式中，θ为驱动臂的角度，即第一线性电机和第二线性电机所形成的关节与垂直面形成的夹角；L1为第一线性电机的当前位置；L2为第二线性电机的当前位置；dm为第三线性电机到第一线性电机或第二线性电机的水平轴的垂直距离；L3为第三线性电机的当前位置。

5.根据权利要求4所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，针尖末端在进行RCM运动时，每前进一步就根据S4.3得到的针尖末端位置的雅可比矩阵获取第一线性电机、第二线性电机和第三线性电机的移动位移；同时计算第一线性电机、第二线性电机和第三线性电机的移动轨迹来控制针尖末端的运动。

6.根据权利要求4所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在针尖末端进行RCM运动时，针尖末端每前进一步，就以移动后的针尖末端所在的位置作为新的RCM点坐标。

7.根据权利要求4所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在针尖末端进行RCM运动时，针尖末端每一步的目标位置通过计算针尖末端与垂直面的夹角的夹角变化率获得。

8.根据权利要求1所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，针尖末端只沿着步骤二中设定的运动路径前进。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，通过显微镜系统观察眼部图像选定入针位置。

10.根据权利要求9所述的一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，设定的运动路径定义为“L”型。