CN115356909A - 一种胰与十二指肠手术机器人定位的动态矩阵控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于人体腹部有限空间环境的动态矩阵预测控制与PID控制胰十二指肠手术机器人方法，主要包括了动态矩阵控制体系中的人工智能方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵预测控制与PID控制相结合的控制方法，动态矩阵预测控制，涉及了动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元。胰腺与十二指肠手术机器人定位运动的动态矩阵控制方法的主要优势表现为：可以精准的预测拟定目标的三维定位坐标点，可以通过智能机器人本体的显示单元，清晰的看到拟定目标的三维定位图像信息。
Description
技术领域
本发明属于医疗智能机器人控制技术领域，具体涉及一种胰十二指肠手术机器人定位运动的动态矩阵控制方法。
背景技术
科学技术的发展，驱动机器人技术的不断创新，控制系统是机器人系统中关键部件之一，预测控制是机器人控制理论中的控制方法之一，在工业机器人、服务机器人、特种机器人等领域，被采用的控制方法。由于医疗机器人被临床应用的范围正处在上升的趋势。外科手术机器人的临床应用也在追求精准的定位控制，目前从已经公开的文献获知，胰腺与十二指肠手术机器人在国内没有临床应用，为了解决此问题，我们研发团队联合中国医学院北京协和医院共同研发胰与十二指肠手术机器人，机器人的定位控制方法是机器人关键控制策略中之一，在研究的过程中，我们采用的动态矩阵预测方法，用于机器人定位运动控制中，并且取得了一定的收效，因此，为了更好的临床应用此种方法，为我国医学继续做出贡献，我们研发技术团队，决定公开此项发明技术。
胰腺与十二指肠手术机器人定位运动的动态矩阵控制方法的主要优势表现为：可以精准的预测拟定目标的三维定位坐标点，可以通过智能机器人本体的显示单元，清晰的看到拟定目标的三维定位图像信息。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法，具有方便使用的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法，主要涉及了动态矩阵控制体系中的人工智能方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵预测控制与PID控制相结合的控制方法。所述动态矩阵预测控制，包括动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元。
所述，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元中，被设计了动态矩阵预测控制器、动态矩阵预测控制预测模型控制器、PID控制器等。
所述，动态矩阵预测控制器、被设置在动态矩阵控制器的中心；动态矩阵预测控制预测模型控制器，被设置在动态矩阵控制器的两端；PID控制器，被设置在动态矩阵控制器的后端。
所述，动态矩阵预测控制预测模型控制器单元，被用于进行信息数据的感知与识别，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到动态矩阵预测控制器单元中。
所述，动态矩阵预测控制器单元，被用于进行信息数据的复杂性的、非线性的综合处理，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到PID控制单元中。
所述，PID控制单元，被用于接收动态矩阵预测控制器的输出信息并且控制胰十二指肠手术机器人的相关执行单元。
优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，设备自检，检测正常，被设置执行下一单元操作，检测异常，被设置为报警。
优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，初始化系统参数。
优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，辨识风向信息数据、风速信息数据、航向信息数据、与本体定位信息数据等。
优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，俯仰、保持或停止、横滚、偏置等定位运动操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种用于人体腹部有限空间环境的动态矩阵预测控制与PID控制胰十二指肠手术机器人方法，主要包括了动态矩阵控制体系中的人工智能方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵预测控制与PID控制相结合的控制方法，动态矩阵预测控制，涉及了动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元中，被设计了动态矩阵预测控制器、动态矩阵预测控制预测模型控制器、PID控制器等。动态矩阵预测控制器、被设置在动态矩阵控制器的中心；动态矩阵预测控制预测模型控制器，被设置在动态矩阵控制器的两端；PID控制器，被设置在动态矩阵控制器的后端。动态矩阵预测控制预测模型控制器单元，被用于进行信息数据的感知与识别，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到动态矩阵预测控制器单元中。动态矩阵预测控制器单元，被用于进行信息数据的复杂性的、非线性的综合处理，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到PID控制单元中。PID控制单元，被用于接收动态矩阵预测控制器的输出信息并且控制胰十二指肠手术机器人的相关执行单元。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，设备自检，检测正常，被设置执行下一单元操作，检测异常，被设置为报警。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，初始化系统参数。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，辨识风向信息数据、风速信息数据、航向信息数据、与本体定位信息数据等。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，俯仰、保持或停止、横滚、偏置等定位运动操作。
胰腺与十二指肠手术机器人定位运动的动态矩阵控制方法的主要优势表现为：可以精准的预测拟定目标的三维定位坐标点，可以通过智能机器人本体的显示单元，清晰的看到拟定目标的三维定位图像信息。
附图说明
图1为本发明的总流程图；
图2为本发明的动态矩阵控制图；
图中：
1、总流程图；s1.1、初始化参数；s1.2、设备自检；s1.3、BP动态矩阵预测控制预测模型控制器；s1.4、动态矩阵预测控制器；s1.5、PID控制器；s1.6、执行器(俯仰、停止、横滚、偏置)。
2、动态矩阵预测控制与PID控制图；s2.1、BP动态矩阵预测控制预测模型控制器(前置)；s2.2、动态矩阵预测控制器；s2.3、PID控制器；s2.4、BP动态矩阵预测控制预测模型控制器(后置)；s2.5、执行器(俯仰、停止、横滚、偏置)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供以下技术实施方案：一种胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法，主要涉及了动态矩阵控制体系中的人工智能方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵预测控制与PID控制相结合的控制方法。所述动态矩阵预测控制，包括动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制s2.1、s2.2s、s2.4与PID控制单元S2.3。
本实施例中，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元中，被设计了动态矩阵预测控制器s2.2、动态矩阵预测控制预测模型控制器s2.1～s2.2、PID控制器s2.等。
本实施例中，动态矩阵预测控制器s2.2、被设置在动态矩阵控制器的中心；动态矩阵预测控制预测模型控制器s2.1，被设置在动态矩阵控制器的两端；PID控制器s2.4，被设置在动态矩阵控制器的后端。
本实施例中，动态矩阵预测控制预测模型控制器单元s2.1、s2.3，被用于进行信息数据的感知与识别，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到动态矩阵预测控制器单元中。
本实施例中，动态矩阵预测控制器单元s2.2，被用于进行信息数据的复杂性的、非线性的综合处理，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到PID控制单元中。
本实施例中，优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，初始化系统参数s1.1。
本实施例中，优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，设备自检s1.2，检测正常，被设置执行下一单元操作，检测异常，被设置为报警。
本实施例中，优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，动态矩阵预测控制辨识s1.3：风向信息数据、风速信息数据、航向信息数据、与本体定位信息数据等。
本实施例中，优选的，胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，俯仰、保持或停止、横滚、偏置等定位运动操作。
本发明的工作原理及使用流程：本发明一种胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法，主要涉及了动态矩阵控制体系中的人工智能方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵预测控制与PID控制相结合的控制方法。动态矩阵预测控制，包括动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制s2.1、s2.2s、s2.4与PID控制单元S2.3。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元中，被设计了动态矩阵预测控制器s2.2、动态矩阵预测控制预测模型控制器s2.1～s2.2、PID控制器s2.等。动态矩阵预测控制器s2.2、被设置在动态矩阵控制器的中心；动态矩阵预测控制预测模型控制器s2.1，被设置在动态矩阵控制器的两端；PID控制器s2.4，被设置在动态矩阵控制器的后端。动态矩阵预测控制预测模型控制器单元s2.1、s2.3，被用于进行信息数据的感知与识别，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到动态矩阵预测控制器单元中。动态矩阵预测控制器单元s2.2，被用于进行信息数据的复杂性的、非线性的综合处理，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到PID控制单元中。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，初始化系统参数s1.1。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，设备自检s1.2，检测正常，被设置执行下一单元操作，检测异常，被设置为报警。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，动态矩阵预测控制辨识s1.3：风向信息数据、风速信息数据、航向信息数据、与本体定位信息数据等。胰十二指肠手术机器人定位运动在人体腹部有限空间环境的动态矩阵控制方法中，动态矩阵预测控制预测模型、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，被设置为，俯仰、保持或停止、横滚、偏置等定位运动操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.根据权利要求1，一种胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法，主要涉及了动态矩阵预测体系中的预测方面的控制方法，其核心控制策略是基于动态矩阵控制与PID控制相结合的控制方法。所述动态矩阵控制，包括动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制s2.1、s2.2s、s2.4与PID控制单元S2.3。
所述，其特征为：胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法中，动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制与PID控制单元中，被设计了动态矩阵控制控制器s2.2、动态矩阵控制辨识器s2.1～s2.2、PID控制器s2.等。
所述，其特征为：动态矩阵控制控制器s2.2、被设置在动态矩阵预测器的中心；动态矩阵控制辨识器s2.1，被设置在动态矩阵预测器的两端；PID控制器s2.4，被设置在动态矩阵预测器的后端。
所述，其特征为：动态矩阵控制辨识器单元s2.1、s2.3，被用于进行信息数据的感知与识别，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到动态矩阵控制控制器单元中。
所述，其特征为：动态矩阵控制控制器单元s2.2，被用于进行信息数据的复杂性的、非线性的综合处理，在处理完信息数据后，再将被处理的结果信息，传送到PID控制单元中。
2.根据权利要求1，所述胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法中，动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，其特征，被设置为，初始化系统参数s1.1。
3.根据权利要求1，所述胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法中，动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，其特征，被设置为，设备自检s1.2，检测正常，被设置执行下一单元操作，检测异常，被设置为报警。
4.根据权利要求1，所述胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法中，动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，其特征，被设置为，动态矩阵控制辨识s1.3：风向信息数据、风速信息数据、航向信息数据、与本体定位信息数据等。
5.根据权利要求1，所述胰腺与十二指肠手术机器人定位运动在空间环境的动态矩阵预测方法中，动态矩阵控制预测模型控制、滚动优化、与误差校正控制与PID控制策略，其特征，被设置为，俯仰、横滚、偏执、保持等定位运动操作。
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