CN115462909B - 用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法 - Google Patents

用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法 Download PDF

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Abstract

用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，涉及微创手术机器人的主操作手性能优化领域。解决了现有主操作手在自身的操作空间中性能表现良好，而当将主操作手安装在主控台上之后，主操作手在医生的操作空间内性能表现差的问题。本发明先确定医生的操作空间；再将灵巧性指标和重力矩指标定义在操作空间内；求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸使得定义在医生操作空间内的灵巧性指标和重力矩指标最优；从而实现了对用于微创手术机器人的主操作手性能优化。本发明主要用于对手术机器人的主操作手进行性能优化。

Description

用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法
技术领域
本发明涉及微创手术机器人的主操作手性能优化领域。
背景技术
在手术中，外科医生坐在外科医生控制台上，通过两个主手控制器械和内窥镜的所有运动，这是一个典型的物理人机交互系统，如图1所示。但通过对主操作手在手术过程中的性能表现技术进行分析，发现以下问题没有被有效地解决：
微创手术机器人所使用的机械手一般为七自由度串联主操作机械手，且研究目标一直都是希望主操作手能在外科医生的操作空间中性能表现良好，比如高灵巧性、低惯性等。然而现有技术在对主操作手进行优化的时候，并没有充分考虑医生这一因素，仅仅使得主操作手在自身的操作空间中性能表现良好，也即：在主操作手在性能设计时，将灵巧性指标、重力扭矩指标均是在主操作手的操作空间内定义的，故其只能在自身的操作空间中性能表现良好。这时将会导致，尽管主操作手在自身的操作空间中性能表现良好，然而当主操作手安装在主控台上之后，主操作手在医生的操作空间内性能表现差，并不理想。因此，为了使主操作手在医生的操作空间内性能良好，我们需要对主操作手自身的结构尺寸和主操作手在主控台上的安装位置尺寸同时进行优化，以克服上述问题。
发明内容
本发明目的是为了解决现有主操作手在自身的操作空间中性能表现良好，而当将主操作手安装在主控台上之后，主操作手在医生的操作空间内性能表现差的问题，本发明提供了用于微创手术机器人的主操作手结构优化方法。
用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，所述主操作手为七自由度串联主操作机械手，该性能优化方法包括如下步骤：
S1、根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws；还根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J和主操作手每个关节的重力矩Gi，其中，
Gi为第i个关节的重力矩，i为整数，且i＝1,2,3,4,5,6,7；
S2、根据主操作手的雅可比矩阵J，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部灵巧性指标κ(J)；根据所有关节的重力矩，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部重力矩指标μ；
S3、对局部灵巧性指标κ(J)在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1；对局部重力矩指标μ在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局重力矩指标f2；
S4、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化。
优选的是，步骤S1中，根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws的实现方式为：
利用蒙特卡洛法计算方法对医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表中参量进行计算，确定医生的操作空间ws。
优选的是，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用矢量积法计算主操作手的雅可比矩阵J。
优选的是，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手每个关节的重力矩Gi的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用机器人静力学方法计算主操作手每个关节的重力矩Gi。
优选的是，S2中、局部灵巧性指标κ(J)的表达式为：
Figure BDA0003849424040000021
其中，JT是主操作手的雅可比矩阵J的转置，tr(·)是矩阵的迹运算，n是雅可比矩阵J的维数；
S2中、局部重力矩指标μ的表达式为：
Figure BDA0003849424040000031
优选的是，S3中、全局灵巧性指标f1的表达式为：
Figure BDA0003849424040000032
S3中、全局重力矩指标f2的表达式为：
Figure BDA0003849424040000033
优选的是，步骤S4中、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化的实现方式为：
S41、将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸作为优化参数，其中，主操作手自身连杆尺寸包括L2、L3和L1，安装位置尺寸包括LMW、LML和LMH；将全局灵巧性指标f1取值最小作为第一个优化指标，将全局重力矩指标f2取值最小作为第二个优化指标；
设置约束条件如下：
Figure BDA0003849424040000034
其中，L2为主操作手中肩关节旋转轴与肘关节转轴之间的距离；
L3为主操作手中肘关节旋转轴与关节四旋转轴之间的垂直距离；
L1为主操作手中俯仰关节、偏航关节、翻滚关节夹子的旋转轴的交点OMR7与肘关节、冗余关节转轴的公垂线之间的距离；
LML为主操作手安装位置点所在平面相对于主控台坐标原点所在竖直平面间的长度；
LMH为主操作手安装位置点与主控台坐标原点所在水平面间的高度；
LMW为左、右两侧的主操作手的安装位置间的宽度；
S42、利用多目标优化算法求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而获得最优解集；其中，最优解集中每组最优解包含L2、L3、L1、LMW、LML和LMH；
S43、计算每组最优解所对应的两个优化指标中每个优化指标的权重wj，所述每组最优解所对应的两个优化指标作为一组优化指标；
Figure BDA0003849424040000041
其中，wj为第j个优化指标所对应的权重值；j＝1,2；w1+w2＝1；
Figure BDA0003849424040000042
为第j个优化指标的最大值；
Figure BDA0003849424040000043
为第j个优化指标的最小值；
S44、将预设权重与每组优化指标进行比较，取与预设权重差值最小的那组优化指标所对应的那组最优解作为主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸的最优值，从而实现对主操作手性能的优化。
优选的是，步骤S44中、预设权重与每组优化指标进行比较的实现方式为
Figure BDA0003849424040000044
其中，w′j为预设权重中第j个预设权重分量，预设权重包括两个预设权重分量，分别为第一个预设权重分量w1′和第二个预设权重分量w2′，且w1′+w′2＝1。
原理分析：
本发明先确定医生的操作空间；再将灵巧性指标和重力矩指标定义在操作空间内；求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸使得定义在医生操作空间内的灵巧性指标和重力矩指标最优；从而实现了对用于微创手术机器人的主操作手性能优化。
本发明带来的有益效果是：
本发明将全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2均定义在医生操作空间ws内，并在该医生操作空间ws内求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最小，从而获得主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸的最优解，使得主操作手自身连杆尺寸最优、安装位置尺寸最优，从以上两方面进行综合优化，保证主操作手在外科医生手术操作空间内性能最优，从而解决了现有技术中仅能将主操作手在自身的操作空间中的性能优化，当将主操作手安装在主控台上之后，主操作手在医生的操作空间内性能表现差的问题。
附图说明
图1是主控台与左、右侧的主操作手的安装位置关系图；其中，附图标记1为左侧的主操作手驱动部件，附图标记2为右侧的主操作手驱动部件，附图标记3为外科医生，附图标记4为主控台；
图2是本发明所述用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法的流程图；
图3是位于右侧的主操作手的结构示意图；其中，图中双向箭头为相应关节旋转轴的旋转方向；附图标记51为腰关节，附图标记52为肩关节，附图标记53为肘关节，附图标记54为冗余关节，附图标记55为俯仰关节，附图标记56为偏航关节，附图标记57为翻滚关节，也即：夹子；
图4是主控台的结构示意图；其中，Obase是主控台的坐标原点，OMR0是位于右侧的主操作手的安装位置点；OML0是位于左侧的主操作手的安装位置点。
图5是位于右侧的外科医生在使用微创手术机器人时的手臂运动示意图；其中，图中双向箭头为相应关节旋转轴的旋转方向；图5a为肘部沿主控台水平移动运动示意图；图5b为肘部摇摆运动示意图；图5c为肘部屈伸运动示意图；图5d为肘部前后运动示意图；图5e为手腕翻滚运动示意图；图5f为手腕俯仰运动示意图；图5g为腕偏航运动示意图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图2说明本实施例，本实施例所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，所述主操作手为七自由度串联主操作机械手，该性能优化方法包括如下步骤：
S1、根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws；还根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J和主操作手每个关节的重力矩Gi，其中，
Gi为第i个关节的重力矩，i为整数，且i＝1,2,3,4,5,6,7；
S2、根据主操作手的雅可比矩阵J，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部灵巧性指标κ(J)；根据所有关节的重力矩，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部重力矩指标μ；
S3、对局部灵巧性指标κ(J)在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1；对局部重力矩指标μ在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局重力矩指标f2；
S4、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化。
本实施方式这中，将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸作为优化变量，其中安装位置尺寸，指的是主操作手在主控台上的安装位置，具体应用时，一般微创手术机器人具备两个主操作手，且两个主操作手尺寸完全相同、且结构及安装位置也是对称设置的，即：左侧的主操作手和右侧的主操作手安装位置对称布设。
将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸均作为优化变量是由于：主操作手自身连杆尺寸仅决定主操作手本身的工作空间大小、灵巧度和重力扭矩。但是，安装位置尺寸决定了外科医生可以在哪个区域进行操作，进而决定了主操作手的实际性能，故将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸均作为优化变量，并将灵巧性指标和重力矩指标定义在医生操作空间ws内；求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间内的灵巧性指标和重力矩指标最优(即：最小)；使得主操作手安装在主控台上之后，主操作手在医生的操作空间ws内性能表现最优。
建立全局灵巧性指标f1的理由：
主操作手到从手器械之间的运动有一个映射比例。精确操作可以是3:1。如果将患者腹腔的空间映射到主操作手的操作空间，那么对主操作手的操作空间要求会很大。在实际使用中，因为主从控制系统采用位置增量控制，所以可以通过切断主从之间连接的方式，对主手的操作空间进行回收，使得对主操作手自身的操作空间需求会变小。但是，如果主手自身操作空间太小，外科医生将需要频繁地切断主从之间的连接，使操作不流畅。因此，将外科医生的手术空间(即：医生的操作空间ws)作为设计标准被认为是一个很好的选择。当将外科医生的操作空间作为设计标准时，既不会导致以患者腹腔空间为设计标准所带来的主操作手结构尺寸过大，也不会导致以增量控制为设计标准所带来的主从频繁的非自主的连接切断。故提出了外科医生手术空间的全局灵巧性指标f1，它平均了主操作手在外科医生的手术空间中的灵巧度，全局灵巧性指标f1越小，性能越好。
建立全局重力矩指标f2的理由为：
首先，重力矩与结构的大小成正比。过大的结构不仅占用空间，还意味着很大的惯性。对于惯性补偿，需要获得角加速度。但在没有角速度传感器的情况下，位置编码器的二阶差分会产生巨大的噪声信号，不利于控制。其次，重力力矩越大，结构内部零件接触面之间的压力越大，摩擦力越大。当医生改变主操作手的运动方向时，摩擦力会有很大的跳跃，降低了操作的流畅性。最后，重力扭矩越大，能量消耗越大。基于以上原因，应该减小重力力矩，即：重力矩，全局重力矩指标f2越小，性能越好。
医生手臂的坐标系、医生手臂的D-H参数表、以及主操作手的D-H参数表的确定均是使用D-H建模方法实现的，该方法是一种现有技术，D-H建模方法的英文全称为Denavit–Hartenberg。
具体应用时，参见图5医生为缓解操作的疲劳，通常肘部会与主控台接触，其手臂的运动方式包括7种，分别为肘部沿主控台水平移动，肘部摇摆运动，肘部屈伸运动，肘部沿主控台竖直移动，手腕翻滚运动，手腕俯仰运动，手腕偏航运动；尽管医生之间的手臂尺寸会有所不同，但是在使用微创手术机器人时，手部运动均由上述7个运动组成，据此，可以获得统一的医生手臂的坐标系和医生手臂的D-H参数表。
进一步的，步骤S1中，根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws的实现方式为：
利用蒙特卡洛法计算方法对医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表中参量进行计算，确定医生的操作空间ws。
更进一步的，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用矢量积法计算主操作手的雅可比矩阵J。
更进一步的，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手每个关节的重力矩Gi的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用机器人静力学方法计算主操作手每个关节的重力矩Gi。
更进一步的，S2中、局部灵巧性指标κ(J)的表达式为：
Figure BDA0003849424040000081
其中，JT是主操作手的雅可比矩阵J的转置，tr(·)是矩阵的迹运算，n是雅可比矩阵J的维数；
S2中、局部重力矩指标μ的表达式为：
Figure BDA0003849424040000082
更进一步的，S3中、全局灵巧性指标f1的表达式为：
Figure BDA0003849424040000083
S3中、全局重力矩指标f2的表达式为：
Figure BDA0003849424040000084
更进一步的，具体参见图3和图4，步骤S4中、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化的实现方式为：
S41、将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸作为优化参数，其中，主操作手自身连杆尺寸包括L2、L3和L1，安装位置尺寸包括LMW、LML和LMH；将全局灵巧性指标f1取值最小作为第一个优化指标，将全局重力矩指标f2取值最小作为第二个优化指标；
设置约束条件如下：
Figure BDA0003849424040000091
其中，L2为主操作手中肩关节旋转轴与肘关节转轴之间的距离；
L3为主操作手中肘关节旋转轴与关节四旋转轴之间的垂直距离；
L1为主操作手中俯仰关节、偏航关节、翻滚关节夹子的旋转轴的交点OMR7与肘关节、冗余关节转轴的公垂线之间的距离；
LML为主操作手安装位置点所在平面相对于主控台坐标原点所在竖直平面间的长度；
LMH为主操作手安装位置点与主控台坐标原点所在水平面间的高度；
LMW为左、右两侧的主操作手的安装位置间的宽度；
S42、利用多目标优化算法求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而获得最优解集；其中，最优解集中每组最优解包含L2、L3、L1、LMW、LML和LMH；
S43、计算每组最优解所对应的两个优化指标中每个优化指标的权重wj，所述每组最优解所对应的两个优化指标作为一组优化指标；
Figure BDA0003849424040000092
其中，wj为第j个优化指标所对应的权重值；j＝1,2；w1+w2＝1；
Figure BDA0003849424040000101
为第j个优化指标的最大值；
Figure BDA0003849424040000102
为第j个优化指标的最小值；
S44、将预设权重与每组优化指标进行比较，取与预设权重差值最小的那组优化指标所对应的那组最优解作为主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸的最优值，从而实现对主操作手性能的优化。
本优选实施方式中，L2、L3、L1、LMW、LML和LMH的单位均为毫米，建立的约束条件：
(1)为了防止整体结构过大，对L2和L3的长度进行了限制：
150≤L2≤500；150≤L3≤500；L2+L3≤900；
(2)为确保主操作手的手腕空间可以容纳外科医生的手，以及防止主操作手的手腕与主控台发生碰撞，因此对L1的长度进行限制：
80≤L1≤150；
(3)为了防止左右主手相互碰撞，主操作手的安装位置尺寸被限制为：
250≤LMW≤800；0≤LML≤600；0≤LMH≤600。
应用时，将预设权重与每组优化指标进行比较，相当于各项指标根据医生喜好赋予各个优化指标不同的权重值，那么便可从最优解集中选取与该预设权重最为接近的解作为最终设计结果。
更进一步的，步骤S44中、预设权重与每组优化指标进行比较的实现方式为
Figure BDA0003849424040000103
其中，w′j为预设权重中第j个预设权重分量，预设权重包括两个预设权重分量，分别为第一个预设权重分量w′1和第二个预设权重分量w′2，且w′1+w′2＝1。
本发明主操作手结构优化设计构思：首先，对主操作手、外科医生手臂和外科医生控制台的运动学和动力学进行医生操作空间确定。其次，在确定的操作空间内提出优化参数、优化指标和约束条件，制定优化问题；最后，选择多目标优化算法来解决问题，并从帕累托解集中找到一个最优解。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (8)

1.用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，所述主操作手为七自由度串联主操作机械手，该性能优化方法包括如下步骤：
S1、根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws；还根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J和主操作手每个关节的重力矩Gi，其中，
Gi为第i个关节的重力矩，i为整数，且i＝1,2,3,4,5,6,7；
S2、根据主操作手的雅可比矩阵J，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部灵巧性指标κ(J)；根据所有关节的重力矩，确定主操作手在医生操作空间ws内任意一点的局部重力矩指标μ；
S3、对局部灵巧性指标κ(J)在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1；对局部重力矩指标μ在医生操作空间ws内进行微分运算，获得定义在医生操作空间ws内的全局重力矩指标f2；
S4、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化。
2.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，步骤S1中，根据医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表，确定医生操作空间ws的实现方式为：
利用蒙特卡洛法计算方法对医生手臂的坐标系及医生手臂的D-H参数表中参量进行计算，确定医生的操作空间ws。
3.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手的雅可比矩阵J的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用矢量积法计算主操作手的雅可比矩阵J。
4.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，步骤S1中，根据主操作手的D-H参数表确定主操作手每个关节的重力矩Gi的实现方式为：
根据主操作手的D-H参数表中参量，采用机器人静力学方法计算主操作手每个关节的重力矩Gi。
5.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，S2中、局部灵巧性指标κ(J)的表达式为：
Figure FDA0003849424030000021
其中，JT是主操作手的雅可比矩阵J的转置，tr(·)是矩阵的迹运算，n是雅可比矩阵J的维数；
S2中、局部重力矩指标μ的表达式为：
Figure FDA0003849424030000022
6.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，S3中、全局灵巧性指标f1的表达式为：
Figure FDA0003849424030000023
S3中、全局重力矩指标f2的表达式为：
Figure FDA0003849424030000024
7.根据权利要求1所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，步骤S4中、求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使得定义在医生操作空间ws内的全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而完成了对主操作手性能的优化的实现方式为：
S41、将主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸作为优化参数，其中，主操作手自身连杆尺寸包括L2、L3和L1，安装位置尺寸包括LMW、LML和LMH；将全局灵巧性指标f1取值最小作为第一个优化指标，将全局重力矩指标f2取值最小作为第二个优化指标；设置约束条件如下：
Figure FDA0003849424030000031
其中，L2为主操作手中肩关节旋转轴与肘关节转轴之间的距离；
L3为主操作手中肘关节旋转轴与关节四旋转轴之间的垂直距离；
L1为主操作手中俯仰关节、偏航关节、翻滚关节夹子的旋转轴的交点OMR7与肘关节、冗余关节转轴的公垂线之间的距离；
LML为主操作手安装位置点所在平面相对于主控台坐标原点所在竖直平面间的长度；
LMH为主操作手安装位置点与主控台坐标原点所在水平面间的高度；
LMW为左、右两侧的主操作手的安装位置间的宽度；
S42、利用多目标优化算法求解主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸，使全局灵巧性指标f1和全局重力矩指标f2最优，从而获得最优解集；其中，最优解集中每组最优解包含L2、L3、L1、LMW、LML和LMH；
S43、计算每组最优解所对应的两个优化指标中每个优化指标的权重wj，所述每组最优解所对应的两个优化指标作为一组优化指标；
Figure FDA0003849424030000032
其中，wj为第j个优化指标所对应的权重值；j＝1,2；w1+w2＝1；
Figure FDA0003849424030000033
为第j个优化指标的最大值；
Figure FDA0003849424030000034
为第j个优化指标的最小值；
S44、将预设权重与每组优化指标进行比较，取与预设权重差值最小的那组优化指标所对应的那组最优解作为主操作手自身连杆尺寸和安装位置尺寸的最优值，从而实现对主操作手性能的优化。
8.根据权利要求7所述的用于微创手术机器人的主操作手性能优化方法，其特征在于，步骤S44中、预设权重与每组优化指标进行比较的实现方式为
Figure FDA0003849424030000041
其中，w′j为预设权重中第j个预设权重分量，预设权重包括两个预设权重分量，分别为第一个预设权重分量w1′和第二个预设权重分量w2′，且w1′+w′2＝1。
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