CN115416018B - 末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质，所述方法包括：确定末端执行器在各方向上的当前受力值；在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；基于当前形变量，在对应方向上对末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。本发明能够基于当前形变量，在对应方向上对末端执行器的当前位置进行调整，以对末端执行器的形变进行实时补偿，从而避免末端执行器产生形变导致影响种植路径精度的问题。

Description

末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及医疗机器人技术领域，尤其涉及一种末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
目前种植牙作为修复缺失牙的重要方式，种植手术的精度不但关系到术中重要解剖结构的安全，而且对种植义齿的制作难度、美观效果和远期成功率都有重要的影响。
目前，多使用口腔种植机器人进行种植，但口腔种植机器人的末端执行器在受力过大时会产生微小的形变，进而影响种植路径的精度。
发明内容
本发明提供一种末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中末端执行器产生形变导致影响种植路径精度的缺陷。
本发明提供一种末端执行器形变补偿方法，包括：
确定末端执行器在各方向上的当前受力值；
在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；
基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，各方向上的受力形变模型基于如下步骤确定：
基于所述末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定所述末端执行器在各方向上的形变量；所述当前期望位置指所述末端执行器未发生形变时标定针的位置；
基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，所述期望位置基于如下步骤确定：
在所述末端执行器上标识视觉标记；
基于所述视觉标记的空间位置，以及所述视觉标记与所述标定针之间的相对位置，确定所述期望位置。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，所述基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型，包括：
基于所述末端执行器在各方向上的受力值对应的多个形变量，确定平均形变量；
对所述受力值以及所述平均形变量进行回归分析，得到各方向上的受力形变模型。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，所述基于所述末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定所述末端执行器在各方向上的形变量，确定所述末端执行器在各方向上的当前形变量，之前还包括：
对所述标定针进行针尖标定，并在针尖标定后对所述末端执行器上的力传感器进行标定；所述力传感器用于获取所述末端执行器在各方向上的当前受力值。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，所述标定针与三维位移台的顶平台接触，以使所述标定针跟随所述三维位移台移动。
根据本发明提供的一种末端执行器形变补偿方法，所述各方向包括X轴方向、Y轴方向和Z轴方向；
所述X轴方向上的受力形变模型为：
xX＝0.0333×FX-0.0040
所述Y轴方向上的受力形变模型为：
所述Z轴方向上的受力形变模型为：
xZ＝0.2284×FZ 0.4273-0.3167
其中，xX表示X方向上的当前形变量，FX表示X方向上的当前受力值，xY表示Y方向上的当前形变量，FY表示Y方向上的当前受力值，xZ表示Z方向上的当前形变量，FZ表示Z方向上的当前受力值。
本发明还提供一种末端执行器形变补偿装置，包括：
受力确定单元，用于确定末端执行器在各方向上的当前受力值；
形变确定单元，用于在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；
形变补偿单元，用于基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述末端执行器形变补偿方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述末端执行器形变补偿方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述末端执行器形变补偿方法。
本发明提供的末端执行器形变补偿方法、装置、电子设备和存储介质，在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定末端执行器在对应方向上的当前形变量，从而能够基于当前形变量，在对应方向上对末端执行器的当前位置进行调整，以对末端执行器的形变进行实时补偿，从而避免末端执行器产生形变导致影响种植路径精度的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的末端执行器形变补偿方法的流程示意图；
图2是本发明提供的又一末端执行器形变补偿方法的流程示意图；
图3是本发明提供的三维位移台向末端执行器施力的示意图；
图4是本发明提供的X方向受力形变示意图；
图5是本发明提供的Y方向受力形变示意图；
图6是本发明提供的Z方向受力形变示意图；
图7是本发明提供的末端执行器形变补偿平台示意图；
图8是本发明提供的末端执行器形变补偿装置的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
图1是本发明提供的末端执行器形变补偿方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤110、确定末端执行器在各方向上的当前受力值。
此处，当前受力值指末端执行器在对应方向上的受力大小，其可以通过力传感器实时获取末端执行器在不同方向上的受力大小。例如，可以通过力传感器分别获取X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上末端执行器的受力大小。
步骤120、在任一方向上的当前受力值大于等于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系。
具体地，受力阈值指各方向上末端执行器发生形变的临界受力阈值，即当对应方向上的当前受力值大于等于受力阈值时，表明末端执行器发生形变；当对应方向上的当前受力值小于受力阈值时，表明末端执行器未发生形变。
对此，在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，表明末端执行器在对应方向上发生了形变，需要对其进行形变补偿，因此基于对应方向上的受力形变模型，确定末端执行器在对应方向上的当前形变量。其中，各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系，即在获知末端执行器在对应方向上的当前受力值的情况下，可以基于对应方向上的受力形变模型确定对应方向上的当前形变量。
步骤130、基于当前形变量，在对应方向上对末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
具体地，在得到对应方向上的当前形变量后，为了能够减小末端执行器在对应方向上的形变，可以基于当前形变量对末端执行器的当前位置进行调整，即可以理解为向减小当前形变量的方向调整当前位置。此时可以实时获取末端执行器的当前受力值，并在当前受力值大于等于受力阈值的情况下，重复执行步骤120和步骤130，直至当前受力值小于对应方向上的受力阈值，即可以认为此时末端执行器不存在形变，也即完成对末端执行器的形变补偿。
本发明实施例提供的末端执行器形变补偿方法，在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定末端执行器在对应方向上的当前形变量，从而能够基于当前形变量，在对应方向上对末端执行器的当前位置进行调整，以对末端执行器的形变进行实时补偿，从而避免末端执行器产生形变导致影响种植路径精度的问题。
作为一种可选实施例，在种植手术窝洞制备和种植体植入的过程中，力传感器实时记录末端执行器在不同方向的受力大小，使用拟合出的机器人末端执行器受力形变模型可以计算出末端执行器在不同方向的形变量大小，进而对末端执行器形变量进行实时补偿。
如图2所示，实时补偿的具体过程为：根据术前规划的种植方案，机器人控制末端执行器在基于视觉伺服的位置控制下进行种植窝洞的制备，通过力传感器记录的末端执行器的当前受力值计算出末端执行器的当前形变量。根据设定的受力阈值和力-位置动力学关系，自主调整末端执行器的当前位置，再由视觉系统反馈控制末端执行器向新的位置运动。在这一过程中，不断更新当前位置，视觉伺服控制末端执行器不断向新的位置移动，二者之间的差值逐渐缩小，直到力传感器记录的当前受力值达到受力阈值以下即停止，此时系统判断视觉标记计算的标定针期望位置与实际位置间的偏差满足精度要求。根据建立完成的各个方向的末端执行器受力形变模型，提前设定可接受的末端执行器形变误差，计算出此时末端执行器各个方向的受力大小，作为末端执行器补偿的力阈值。当力传感器系统记录的当前受力值小于受力阈值时，完成对末端执行器形变的补偿。
基于上述实施例，各方向上的受力形变模型基于如下步骤确定：
基于末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定末端执行器在各方向上的形变量；当前期望位置指末端执行器未发生形变时标定针的位置；
基于末端执行器在各方向上的受力值，以及末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型。
具体地，标定针可以安装于末端执行器的末端，在安装完成标定针后，可以进行针尖标定。标定针在各方向上的期望位置指末端执行器完全未发生形变时标定针对应的位置。
在确定标定针在各方向上的实际位置以及期望位置后，基于两者之间的差值可以确定末端执行器在各方向上的形变量。在此基础上，结合末端执行器在各方向上的受力值，构建各方向上的受力形变模型。
可以理解的是，可以获取多组受力值-形变量数据，即对末端执行器施加不同的大小的力，进而分别获取对应的形变量，然后对多组数据进行回归分析，得到各方向上的受力形变模型。
基于上述任一实施例，期望位置基于如下步骤确定：
在末端执行器上标识视觉标记；
基于视觉标记的空间位置，以及视觉标记与标定针之间的相对位置，确定期望位置。
具体地，在末端执行器上标识视觉标记，从而可以通过视觉追踪系统追踪视觉标记的移动情况，得到末端执行器的移动情况，也就是说视觉标记的移动情况可以用于表征末端执行器的移动情况。
可选地，可以通过视觉追踪系统持续记录末端执行器上的视觉标记与标定针在三维空间中的运动情况和相对位置。根据末端执行器视觉标记的空间位置，利用位姿转换矩阵计算出末端执行器完全未发生形变标定针的位置，即期望位置。
作为一种可选实施例，本发明实施例可以通过三维位移台向末端执行器施加作用力，分别利用双目视觉和力传感器记录末端执行器在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的形变和受力，使用回归拟合分析建立机器人末端执行器在各个方向的受力形变模型，在此基础上制定末端执行器的受力变形补偿策略，实现术中对末端执行器形变的实时补偿，进一步提高机器人的种植精度。具体执行步骤如下：
首先，搭建实验平台：将三维位移台通过螺钉固定在高1m的工作台面上，放置在使用视觉台车固定的视觉追踪系统的可视区间内。调整视觉台车的高度，使双目视觉离地面的高度为2m，距离三维位移台1m。在这个距离内，视觉范围可以满足要求且视觉系统精度较高。连接机器人末端执行器，首先在末端安装标定针进行针尖标定。针尖标定完成后，在携带标定针的情况下进行力传感器标定，以补偿标定针和末端执行器对力传感器的影响。
再有，获取机器人末端执行器在Z轴方向上的受力值及形变量：如图3所示，机器人标定完成后，拖动末端执行器，将携带有标定针的种植机械臂末端直立于三维位移台的刚性平台上。调节三维位移台Z轴微分头，使三维位移台的顶平台与标定针的下部恰好接触。继续调节Z轴微分头使三维位移台的顶平台向上移动，每次移动0.05mm，累计移动2mm。
在此过程中，视觉追踪系统持续记录末端执行器视觉标记与标定针在三维空间中的运动情况和相对位置。根据末端执行器视觉标记的空间位置，利用位姿转换矩阵计算出末端执行器若完全未发生形变针尖应处的位置，即期望位置。视觉直接通过标定针marker获取的实际位置与计算出的期望位置之间的差值，为该时刻末端执行器的形变量。
力传感器系统在这一过程中持续记录其受力情况，通过不同坐标系下的空间转换，计算出末端执行器末端在不同方向的受力值。以时间为参考，同一时刻的Z轴方向受力值与形变量能够进行一一对应。重复多次获得多组对应的受力值与形变量
接着，获取机器人末端执行器在X轴/Y轴方向上的受力值及形变量：不同于获取Z轴方向受力值、形变量时直接向Z轴方向加力，由于钻针在种植机械臂中并不是完全固定，具有侧向动度，若在获取末端执行器X轴/Y轴方向受力值、形变量时直接向标定针的侧向加力，会导致在初始一段时间内视觉追踪系统观察到末端形变量而力传感器系统无受力数据记录。因此，本发明实施例在获取末端执行器X轴/Y轴方向受力值、形变量时，加力的作用点在种植机械臂的顶部。
将末端执行器上的视觉标记更换位置安装到末端执行器结构底座的下方，再使末端执行器旋转180°，使种植机械臂钻针及末端执行器视觉标朝上。重新进行针尖标定及力传感器标定，在进行力传感器标定时同样在种植机械臂上携带标定针。标定完成后，拖动末端执行器，使种植机械臂的顶部位于三维位移台顶平台的侧面。使用同样的方法，分别调节三维位移台X轴和Y轴微分头，使三维位移台顶平台的侧面与种植机械臂的底部恰好接触。继续调节X轴/Y轴微分头使三维位移台的顶平台向侧面移动，每次移动0.05mm，累计移动2mm。
同样，在三维位移台移动的过程中，视觉追踪系统持续记录末端执行器视觉标记与标定针在三维空间中的运动情况和相对位置。根据末端执行器视觉标记的空间位置，利用位姿转换矩阵计算出末端执行器分别在X轴和Y轴方向未发生形变时针尖的位置，即期望位置。视觉直接通过标定针marker获取的的实际位置与计算出的期望位置之间的差值，为该时刻末端执行器在X轴/Y轴方向的形变量。力传感器系统实时记录其在X轴/Y轴方向的受力值，根据坐标转换计算出末端执行器在不同时刻X轴/Y轴方向的受力值。重复多次获得多组对应的受力值与形变量。
最后，建立末端执行器受力形变模型：根据上述步骤获得的机器人末端执行器在不同方向的形变量和力传感器记录的不同方向的受力值，以时间为参考，将不同方向的形变量与相应时刻相应方向的受力值一一对应，描绘受力值-形变量散点图，得到各方向上的受力形变模型。
基于上述任一实施例，基于末端执行器在各方向上的受力值，以及末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型，包括：
基于末端执行器在各方向上的受力值对应的多个形变量，确定平均形变量；
对受力值以及平均形变量进行回归分析，得到各方向上的受力形变模型。
具体地，由于视觉追踪系统和力传感器的采样频率较高，以受力值为依据，可能存在相同受力值对应多个形变量，此时可以求出相同受力值对应形变量的平均值，即平均形变量，然后对受力值以及平均形变量进行回归分析，得到末端执行器在各方向上的受力形变模型。
基于上述任一实施例，基于末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定末端执行器在各方向上的形变量，之前还包括：
对标定针进行针尖标定，并在针尖标定后对末端执行器上的力传感器进行标定；力传感器用于获取末端执行器在各方向上的当前受力值。
具体地，在末端执行器安装标定针后，对标定针进行针尖标定，并在针尖标定完成后，在携带标定针的情况下对末端执行器上的力传感器进行标定，以补偿标定针和末端执行器对力传感器的影响，从而能够准确获取末端执行器在各方向上的受力值。
基于上述任一实施例，标定针与三维位移台的顶平台接触，以使标定针跟随三维位移台移动。
具体地，三维位移台可以采用高强度铝合金制作，并通过螺钉牢固固定在工作台面上。通过手动调节三维位移台上X、Y、Z三个微分头，可以精确控制顶部平台向三个方向(X轴、Y轴以及Z轴方向)移动的距离，也即通过三维位移台可以精准控制顶部平台的位移量，最小刻度、精度和行程，精度为0.03mm。
然而，由于三维位移台所在的实验平台同样无法保证完全刚性，当其对末端执行器施加作用力时，自身可能会因受到反作用力也发生位移；因此不能直接使用三维位移台顶部平台移动的距离作为末端执行器的末端在受力时移动的距离。对此，本发明实施例在种植机械臂上安装标定针，通过识别标定针上的标记来实时获取末端执行器的末端在受力过程中的实际位移。标定针与三维位移台的顶平台接触，从而三维位移台移动的过程中，可以带动标定针移动，也就是能够精确控制标定针的位移量。
基于上述任一实施例，各方向包括X轴方向、Y轴方向和Z轴方向；
X轴方向上的受力形变模型为：
xX＝0.0333×FX-0.0040
Y轴方向上的受力形变模型为：
Z轴方向上的受力形变模型为：
xZ＝0.2284×FZ 0.4273-0.3167
其中，xX表示X方向上的当前形变量，FX表示X方向上的当前受力值，xY表示Y方向上的当前形变量，FY表示Y方向上的当前受力值，xZ表示Z方向上的当前形变量，FZ表示Z方向上的当前受力值。
如图4、图5和图6所示，由于力传感器及视觉追踪系统的采样频率较高，而且视觉系统存在视觉抖动情况，在同一受力值下具有多个相似的形变量。为了进行回归拟合分析，排除明显偏离总体趋势的点，取相近受力值时形变量的平均值进行拟合，即根据末端执行器在不同方向不同形变量时对应的受力值，描绘受力值-形变量散点图。
其中，在Y轴方向，受力值小于25N左右时，形变量一直小于0.03mm，且受力值与形变量关系不明显。因此，在应用回归分析拟合受力形变模型时，Y轴方向受力值小于25N的区段忽略末端执行器的形变。
在X轴方向，末端执行器的受力形变模型接近直线，使用线性关系进行拟合，拟合结果为：xX＝0.0333×FX-0.0040，线性拟合优度RX 2为0.9716。
在Y轴方向，从26N左右开始，末端执行器的受力形变模型同样接近直线，使用线性关系进行拟合，拟合结果为：
其中，线性拟合优度RY 2为0.9722。
在Z轴方向，末端执行器的受力形变模型更接近于幂函数，使用曲线关系进行拟合，拟合结果为：xZ＝0.2284×FZ 0.4273-0.3167，拟合优度RZ 2为0.9946。
本发明实施例中末端执行器的受力形变模型的建立是根据获得的末端执行器在各个方向的受力值与对应的形变量，采用回归分析进行受力变形关系模型的拟合。其中在X轴方向和Y轴方向，末端执行器的受力值与形变量关系接近直线，拟合优度分别为0.9716和0.9722；在Z轴方向，末端执行器的受力值与形变量关系为幂函数关系，拟合优度为0.9946。拟合优度用来评价回归分析中样本数据点在回归线周围的密集程度，检验回归方程对样本值的拟合程度。拟合优度的值介于0和1之间，越接近于1说明回归方程对于数据点的拟合程度越好，反之越接近于0说明拟合程度越差。本发明实施例通过回归分析拟合的三个方向上的回归方程的拟合优度均介于0.97与1之间，拟合程度较好，也即说明通过三个方向上的受力形变模型可以很好的反应末端执行器在X轴、Y轴、Z轴方向的受力变形关系。
从拟合结果来看，在受到相同作用力时，X轴方向的形变量最大，Z轴方向次之，Y轴方向最小。这与末端执行器在Y轴方向刚度最强，在X轴方向刚度最差的实际情况完全相符。Y轴方向为沿末端执行器长轴的方向，该方向最难发生形变。如图7所示，末端执行器自重约0.6Kg，六轴力/力矩传感器自重92g，机械臂的有效负载为5Kg，所以在实际手术时机械臂能够有效提供的最大作用力约为42N左右。即使全部作用力都施加到Y轴方向，根据拟合结果，Y轴方向发生的形变量仅为0.07mm，而且在前期临床实验获取的数据中，实际手术全程末端的受力很少能够达到40N，大多为10-30N之间。因此在种植过程中，Y轴方向的形变对种植精度的影响很小。Z轴方向的作用力为术中末端执行器受到的垂直向阻力，其受力变形为幂函数关系，即随着受力的不断增大，形变增大的趋势越来越小。
本发明实施例中末端执行器的补偿过程是末端执行器各个方向受力时会产生形变而导致偏差的产生，将小于0.1mm作为可接受的偏差范围。根据末端执行器各个方向的受力形变模型，当不同方向的形变量为0.1mm时，X轴、Y轴、Z轴方向的受力值分别为3.1231N、47.8696N、4.0841N，将该值作为末端执行器补偿策略的受力阈值。在窝洞制备的过程中，首先通过视觉伺服控制机器人末端执行器沿着规划好的窝洞制备路径运动，力传感器实时反馈末端受力情况。当末端受力值超过设定的受力阈值时，开始通过自动控制对末端执行器的形变进行补偿。计算该受力值下末端执行器在各个方向的形变量，可得知此时钻针实际位置相对于期望位置的差异。通过视觉伺服调整末端执行器带动钻针向规划的路径位置进行移动，钻针的实际空间位置逐渐接近规划的路径位置，并且在这一过程中末端的受力值逐渐减小。直到末端各方向的受力值都小于相应受力阈值时，可认为此时末端执行器的形变在可接受的偏差范围内并且按照规划好的窝洞制备路径完成了对窝洞的制备。
本发明实施例以种植机器人的视觉和力感知系统为基础，建立了机器人末端执行器在X轴、Y轴、Z轴方向的受力形变模型，据此制定了实际种植手术时末端执行器的受力变形补偿策略，为实现末端执行器形变实时补偿，提高机器人的种植精度提供基础。
下面对本发明提供的末端执行器形变补偿装置进行描述，下文描述的末端执行器形变补偿装置与上文描述的末端执行器形变补偿方法可相互对应参照。
基于上述任一实施例，本发明还提供一种末端执行器形变补偿装置，如图8所示，该装置包括：
受力确定单元810，用于确定末端执行器在各方向上的当前受力值；
形变确定单元820，用于在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；
形变补偿单元830，用于基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、存储器(memory)920、通信接口(Communications Interface)930和通信总线940，其中，处理器910，存储器920，通信接口930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器920中的逻辑指令，以执行末端执行器形变补偿方法，该方法包括：确定末端执行器在各方向上的当前受力值；在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
此外，上述的存储器920中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的末端执行器形变补偿方法，该方法包括：确定末端执行器在各方向上的当前受力值；在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的末端执行器形变补偿方法，该方法包括：确定末端执行器在各方向上的当前受力值；在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种末端执行器形变补偿方法，其特征在于，包括：
确定末端执行器在各方向上的当前受力值；
在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；
基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值；
各方向上的受力形变模型基于如下步骤确定：
基于所述末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定所述末端执行器在各方向上的形变量；所述当前期望位置指所述末端执行器未发生形变时标定针的位置；
基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型；
所述基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型，包括：
基于所述末端执行器在各方向上的受力值对应的多个形变量，确定平均形变量；
对所述受力值以及所述平均形变量进行回归分析，得到各方向上的受力形变模型。
2.根据权利要求1所述的末端执行器形变补偿方法，其特征在于，所述期望位置基于如下步骤确定：
在所述末端执行器上标识视觉标记；
基于所述视觉标记的空间位置，以及所述视觉标记与所述标定针之间的相对位置，确定所述期望位置。
3.根据权利要求1所述的末端执行器形变补偿方法，其特征在于，所述基于所述末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定所述末端执行器在各方向上的形变量，之前还包括：
对所述标定针进行针尖标定，并在针尖标定后对所述末端执行器上的力传感器进行标定；所述力传感器用于获取所述末端执行器在各方向上的当前受力值。
4.根据权利要求1所述的末端执行器形变补偿方法，其特征在于，所述标定针与三维位移台的顶平台接触，以使所述标定针跟随所述三维位移台移动。
5.根据权利要求1至4任一项所述的末端执行器形变补偿方法，其特征在于，所述各方向包括X轴方向、Y轴方向和Z轴方向；
所述X轴方向上的受力形变模型为：
xX＝0.0333×FX-0.0040
所述Y轴方向上的受力形变模型为：
所述Z轴方向上的受力形变模型为：
xZ＝0.2284×FZ 0.4273-0.3167
其中，xX表示X方向上的当前形变量，FX表示X方向上的当前受力值，xY表示Y方向上的当前形变量，FY表示Y方向上的当前受力值，xZ表示Z方向上的当前形变量，FZ表示Z方向上的当前受力值。
6.一种末端执行器形变补偿装置，其特征在于，包括：
受力确定单元，用于确定末端执行器在各方向上的当前受力值；
形变确定单元，用于在任一方向上的当前受力值大于等于对应方向上的受力阈值的情况下，基于对应方向上的受力形变模型，确定所述末端执行器在对应方向上的当前形变量；各方向上的受力形变模型用于表征各方向上的受力值与形变量之间的关系；
形变补偿单元，用于基于所述当前形变量，在对应方向上对所述末端执行器的当前位置进行调整，直至对应方向上的当前受力值小于对应方向上的受力阈值；
各方向上的受力形变模型基于如下步骤确定：
基于所述末端执行器上标定针在各方向上的实际位置以及期望位置，确定所述末端执行器在各方向上的形变量；所述当前期望位置指所述末端执行器未发生形变时标定针的位置；
基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型；
所述基于所述末端执行器在各方向上的受力值，以及所述末端执行器在各方向上的形变量，构建各方向上的受力形变模型，包括：
基于所述末端执行器在各方向上的受力值对应的多个形变量，确定平均形变量；
对所述受力值以及所述平均形变量进行回归分析，得到各方向上的受力形变模型。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述末端执行器形变补偿方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述末端执行器形变补偿方法。
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