[发明专利]手术稳定控制的仿真方法

摘要

本发明公开了一种手术稳定控制的仿真方法，包括设定手术操作者输出速度为u_o(t)，输出力为σ_o(t)，触觉机械手末端代理点输出速度为u_h(t)，输出力为σ_h(t)，离散输出速度为u_s(k)，输出力为σ_s(k)，经过稳定控制算法后的输出速度为u_e(k)，输出力为σ_e(k)等步骤：本发明在虚拟手术系统中设计一个稳定控制器。采用基于虚拟手术的二端口网络系统结构，使用自适应输出限制力算法最大限度保证系统透明性的基础上保证系统稳定性。自适应输出限制力算法实时估算下一采样值产生的最大能量来控制输出力大小。

主权项

1.一种手术稳定控制的仿真方法，其特征在于包括以下步骤：001.设定手术操作者输出速度为uo(t)，输出力为σo(t)，触觉机械手末端代理点输出速度为uh(t)，输出力为σh(t)，离散输出速度为us(k)，输出力为σs(k)，经过稳定控制算法后的输出速度为ue(k)，输出力为σe(k)；002.根据上述输出力和输出速度，计算系统总能量E(k)；003.判断步骤002中的系统总能量E(k)是否小于零，如果系统总能量E(k)小于等于零，则继续保持；如果系统总能量E(k)大于零，则计算允许输出力σper；004.根据步骤003中的允许输出力σper计算最大允许输出力σmax；005.当系统总能量E(k)大于零时，用最大允许输出力σmax替代当前的力；所述步骤002中系统总能量为：E(k)＝E触觉机械手+E保持器+E环境其中，E(k)为系统总能量，E触觉机械手为触觉机械手总能量，E保持器为保持器总能量，E环境为虚拟环境总能量，σco为设备的库伦摩擦力，σd为设备的阻尼摩擦力，T为虚拟环境采样周期；所述步骤003中的σper是为满足系统稳定条件允许输出力σper，其中根据稳定条件E(k)>0可以得到：所述步骤004中的最大允许输出力σmax为：