[发明专利]微创血管介入手术导管机器人系统控制装置及方法

摘要

本发明一种微创血管介入手术导管机器人系统控制装置及方法，属于机器人控制技术领域，该装置包括主手控制装置、第一控制器、第一电机、导管夹持装置、第二控制器、第二电机、第一光电编码器和第二光电编码器，所述的第一控制器中包括第一模糊控制器和第一PID控制器，所述的第二控制器中包括第二模糊控制器和第二PID控制器；本发明提高了系统从手对主手的跟踪性能，降低系统的超调量，保证了系统的鲁棒性，从而进一步提高了微创介入手术机器人在介入手术过程中的安全性；对于降低医生在手术过程中受到的辐射危害，提高介入手术的精度，保障患者的身心健康，都具有重要的意义。

主权项

一种微创血管介入手术导管机器人系统控制装置，其特征在于：包括主手控制装置、第一控制器、第一电机、导管夹持装置、第二控制器、第二电机、第一光电编码器和第二光电编码器，所述的第一控制器中包括第一模糊控制器和第一PID控制器，所述的第二控制器中包括第二模糊控制器和第二PID控制器；其中，主手控制装置：用于设定导管的期望轴向位移值和导管的期望旋转角度值，并将导管的期望轴向位移值发送至第一控制器中，将导管的期望旋转角度值发送至第二控制器中；第一控制器：用于将期望位移值与实际导管轴向运动位移值相减，将获得的位移误差分别发送至控制器内部的第一模糊控制器和第一PID控制器内，同时将位移误差的微分值发送至第一模糊控制器内；第一模糊控制器通过模糊推理，得到第一比例系数、第一积分系数和第一微分系数，将上述系数发送至第一PID控制器；第一PID控制器根据位移误差、第一比例系数、第一积分系数和第一微分系数获得导管轴向运动位移的控制信号，并将控制信号发送至第一电机进行位移补偿；第一电机：用于控制导管的轴向运动；第二控制器：用于将期望旋转角度值与实际导管旋转角度值相减，将获得的旋转角度误差分别发送至控制器内部的第二模糊控制器和第二PID控制器内，同时将旋转角度误差的微分值发送至第二模糊控制器内；第二模糊控制器通过模糊推理，得到第二比例系数、第二积分系数和第二微分系数，将上述系数发送至第二PID控制器；第二PID控制器根据旋转角度误差、第二比例系数、第二积分系数和第二微分系数获得导管旋转角度的控制信号，并将控制信号发送至第二电机进行旋转角度补偿；第二电机：用于控制导管的旋转角度；第一光电编码器：用于采集第一电机输出轴的轴向位移值，即导管的轴向位移值，并将采集的数值返回发送至第一控制器中；第二光电编码器：用于采集第二电机输出轴的旋转角度值，即导管的旋转角度值，并将采集的数值返回发送至第二控制器中。