[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

说明书

本发明涉及一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，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沿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；步骤四：通过机械臂带动针尖末端在转折点执行RCM运动；步骤五：机械臂带动针尖末端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。该方法通过对机械臂的控制，实现注射器沿着设定的运动轨迹运动直至完成视网膜注射操作，克服了人手操作的精度限制，提高了精度。极大程度上避免了抖动导致的组织损伤，同时降低了注射液从视网膜内渗漏出来的概率，提高了视网膜注射手术的成功率。

技术领域

本发明涉及机械臂控制领域，更具体地，涉及一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法。

背景技术

外科手术过程越来越多地涉及外科手术机器人系统的使用。这样的外科手术机器人系统不是完全自主地操作，而是在人类操作者的控制下发生动作的，例如，通过控制外科手术机械臂带动外科手术器械的移动。这样，外科手术机械臂可以辅助人类操作者执行外科手术过程。

公开号为“CN109602499A”，公开日为2019年4月12日的中国专利申请公开了一种人机协作型眼科显微手术辅助机器人系统操作方法，步骤一：粗摆位阶段；在眼科显微手术的粗摆位阶段，采用手持模式手动拖动双操作臂机器人的末端执行器，通过六维力传感器感知力的方向，控制双操作臂机器人移动，实现对手术末端执行器的粗略位姿调整；步骤二：精摆位阶段；踩下脚踏切换开关，借助3D显微装置，利用主刀医生控制面板上的摇杆，使手术注射器进入患者眼部巩膜上的孔膜中，并在副操作臂上的光源的照明下进行手术注射器的姿态调整，对准病灶的位置；步骤三：药物注射。本发明用于眼底显微手术。

但是在上述的方法中，主刀医生在视网膜找准位置后需要手动操作注射器进刀和出刀，但由于视网膜厚度极薄，精度限制高，操作中容易发生牵扯导致渗漏，对于经验丰富的医生来说完成视网膜注射操作依然十分困难。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中在人工操作注射器进刀和出刀容易导致渗漏的问题，提供一种执行视网膜层防渗漏隧道的机械臂控制方法，通过机械臂控制注射器对视网膜层进行注射，提高精度并且可以避免注射的时候导致渗漏。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供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和第二线性电机；所述夹持装置用于驱动所述注射器做直线运动的第三线性电机；具体包括如下步骤：

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沿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；雅克比矩阵是机器人关节速度到末端速度的一个映射，通过在机械臂运动的时候，结合雅克比矩阵可以将针尖末端下一步到达的位置映射到机械臂三个线性电机需要移动的位移，即通过这种反向推导控制每个线性马达移动多少，才能进而精准控制针尖末端的移动。

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；通过控制机械臂的第一线性电机、第二线性电机和第三线性电机的

步骤五：机械臂带动针尖末端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。