CN116849821A - 耗材控制装置、从属机器人及柔性导管头端弯曲度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耗材控制装置、从属机器人及柔性导管头端弯曲度控制方法，包括控制单元和执行单元，执行单元包括直流电机、滑块以及传感器；直流电机和传感器分别和控制单元电连接；滑块的驱动端用于连接直流电机，滑块的执行端用于连接控弯丝，直流电机通过驱动滑块线性滑动来控制控弯丝的远端弯曲时，执行端承受来自于控弯丝的拉力；传感器与执行端对应设置，并用于输出传感信息，传感信息能够评价滑块因拉力而弯曲变形时执行端相对于驱动端产生的运动；其中，控制单元能够根据输入的目标值和传感信息来调节直流电机的运行参数，以使控弯丝远端的弯曲程度和目标值相适配。本发明提高了对柔性导管头端弯曲度的控制精度。

Description

耗材控制装置、从属机器人及柔性导管头端弯曲度控制方法

技术领域

本发明涉及导航手术机器人技术领域，尤其涉及一种耗材控制装置、从属机器人及柔性导管头端弯曲度控制方法。

背景技术

导航手术机器人系统包括主控制机器人和从属机器人，从属机器人能够响应主控制机器人的控制指令，实现相应的功能。从属机器人包括耗材、耗材控制装置以及机械臂装置，通过主控制机器人输入操作指令，耗材控制装置和机械臂装置响应操作指令，并实现对耗材的控制。耗材控制装置包括电机和滑块，耗材包括柔性导管和控弯丝，其中，柔性导管的头端用于介入到生物体内，柔性导管末端连接耗材控制装置，控弯丝贴合着柔性导管的内表面或者外表面设置，控弯丝和柔性导管头端固定连接，控弯丝的另一端连接滑块，滑块通过电机驱动。工作时，电机驱动滑块沿着预设方向线性运动，拉动控弯丝运动，控弯丝带动柔性导管的头端弯曲。

2022年10月11日公布的中国专利CN115153390 A，公开了一种内窥镜及其手动式内窥镜手柄、内窥镜的操作方法，具体公开了利用电机驱动滑块，并带动控弯丝运动来控制柔性导管弯曲的技术信息。但是，滑块(使动滑块和随动滑块)的两端受力较大，受到摩擦力和材料形变等因素的影响，控制柔性导管的头端弯曲的过程中，滑块产生弯曲变形时，控弯丝的位置产生变化，反映到柔性导管头端时，造成柔性导管头端的实际弯曲程度相对于目标值而言不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耗材控制装置、从属机器人及柔性导管头端弯曲度控制方法，解决了导航手术机器人中滑块弯曲变形造成的柔性导管头端的实际弯曲程度不精确的问题。

本发明具体通过如下方案实现：

一种耗材控制装置，包括控制单元和执行单元，所述执行单元包括直流电机、滑块以及传感器；

所述直流电机和所述传感器分别和所述控制单元电连接；

所述滑块的驱动端用于连接所述直流电机，所述滑块的执行端用于连接耗材的控弯丝，所述直流电机通过驱动所述滑块线性滑动来控制所述控弯丝的远端弯曲时，所述执行端承受来自于所述控弯丝的拉力；

所述传感器与所述执行端对应设置，并用于输出传感信息，所述传感信息能够评价所述滑块因所述拉力而弯曲变形时所述执行端相对于所述驱动端产生的运动；

其中，所述控制单元能够根据输入的目标值和所述传感信息来调节所述直流电机的运行参数，以使所述控弯丝远端的弯曲程度和所述目标值相适配。

可选的，所述控制单元包括相互之间电连接的主控制器和电机驱动器，所述电机驱动器连接所述直流电机，且所述电机驱动器和所述执行单元一一对应设置。

可选的，所述传感器采用拉力检测设备，所述传感信息为所述拉力的数据信息，所述传感信息直接发送给所述主控制器。

可选的，所述传感器采用距离检测设备，所述传感信息为所述执行端因所述滑块弯曲变形而产生的位移信息。

可选的，所述控制单元还包括处理器，所述处理器连接所述传感器，以获取所述传感信息，所述处理器连接所述电机驱动器，以获取所述直流电机的电流信息，所述处理器用于对所述位移信息和所述电流信息进行处理并生成反馈参数，所述主控制器根据所述反馈参数调节所述直流电机的运行参数。

可选的，所述传感器通过激光测距获取所述位移信息；

可选的，所述处理器包括数据转换模块和卡尔曼滤波模块，所述数据转换模块预存有拉力-位移模型，所述拉力-位移模型用于评价所述滑块弯曲变形过程中，所述执行端承受的拉力与所述执行端产生的位移之间的关系，所述数据转换模块用于响应所述位移信息，并根据所述拉力-位移模型生成拉力估值，所述卡尔曼滤波模块用于将所述拉力估值和所述电流信息根据卡尔曼滤波算法进行融合，并获得反馈参数。

一种从属机器人，包括耗材和上述任一项所述的耗材控制装置，所述耗材包括柔性导管和控弯丝，所述柔性导管的头端用于介入到生物体内，所述柔性导管的末端连接所述耗材控制装置，所述控弯丝的两端分别连接所述柔性导管的头端和所述执行端。

可选的，所述目标值包括所述柔性导管头端的弯曲度，所述控制单元根据所述目标值和所述传感信息调节所述直流电机的电流参数和/或所述直流电机的转速。

可选的，所述柔性导管的四周均布有四根所述控弯丝，每根控弯丝匹配一个所述执行单元，各所述执行单元通过所述控制单元分别控制。

一种柔性导管头端弯曲度控制方法，所述控制方法通过上述的耗材控制装置实现，所述控制方法用于控制设有控弯丝的柔性导管的头端的弯曲程度，所述控弯丝的两端分别连接所述柔性导管的头端和所述执行端；

所述控制方法包括如下步骤：

获取所述目标值和所述传感信息；

处理所述目标值和所述传感信息，所述传感信息和所述目标值不匹配时，通过PID算法进行处理，并根据处理结果调整所述直流电机的运行参数。

可选的，所述传感信息为所述执行端因所述滑块弯曲变形而产生的位移信息，且所述的比较所述目标值和所述传感信息具体包括如下步骤：

根据所述位移信息以及预存的拉力-位移模型获得拉力估值，其中，所述拉力-位移模型用于评价所述滑块弯曲变形过程中，所述执行端承受的拉力与所述执行端产生的位移之间的关系；获取所述直流电机的电流信息；

通过卡尔曼滤波对所述拉力估值和所述电流信息进行融合，并获所述执行端的拉力信息的过滤值；

比较所述目标值和拉力信息的过滤值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明以滑块的变形为切入点，针对因滑块变形导致柔性导管头端弯曲度产生的误差，设置了传感器和控制单元，传感器能够检测滑块弯曲变形时执行端的变化，并获得能够评价该变化的传感信息，控制单元能够以传感信息为反馈来实时调整直流电机的运行参数，对直流电机施加了反馈控制，由此实时对控弯丝的力矩进行补偿，提高了对柔性导管头端弯曲度的控制精度。

使用过程中，耗材控制装置通过传感器检测执行端的力矩变化或变形产生的位移信息，间接地对柔性导管头端的弯曲情况进行实时检测，并实时反馈滑块的变形信息，控制单元根据目标值和反馈参数进行PID运算，实时调整直流电机的运行参数，准确控制柔性导管的运动路径。

2、一些方案中，传感器采用激光测距的方式获得执行端因滑块弯曲变形而产生的位移信息，根据预存的拉力-位移模型获取拉力估值，并将拉力估值和对应的电流信息通过卡尔曼滤波算法融合获得反馈参数，这些方案融合了估计数据和测量数据，对误差闭环管理，能够将误差限定在较小的范围内，并且长时间运行时能够保证稳定的误差。

这些运用激光传感器的方案中，由于传感器获取的是位移信息，所以需要转换成力矩信息，并进一步利用卡尔曼滤波处理，最终获得反馈参数，整个处理过程相对于拉力检测设备方案中传感信息的处理方式而言，具有更高的难度和成本，对精度要求不高的从属机器人来说，采用基于拉力检测设备方案即可，而对于精度要求高的使用场景，采用基于激光传感器的方案具有明显的高控制精度优势。

附图说明

图1为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制单根控弯丝。

图2为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制四根控弯丝。

图3为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制单根控弯丝，且传感器采用拉力检测设备。

图4为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制四根控弯丝，且传感器采用拉力检测设备。

图5为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制单根控弯丝，且传感器采用距离检测设备。

图6为本发明一实施例的耗材控制装置的工作原理图，其中，耗材控制装置控制四根控弯丝，且传感器采用距离检测设备。

图7为本发明实施例中滑块的正常状态和弯曲变形状态对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图举具体描述本发明。

本发明实施例提供了一种从属机器人，能够利用生物体(比如人体)的自然腔道(比如气管)局部介入到生物体内，然后对目标位置进行观察、取样、治疗或其他医学操作。从属机器人可以是用于肺部操作的内窥镜。

从属机器人包括耗材、耗材控制装置和机械臂装置，耗材始终位于体外的一端与耗材控制装置相连接，耗材用于介入到生物体内的一端具有操作头，用于实现医学操作，比如采集图像信息、对生物组织采样等，耗材控制装置能够控制耗材的位于体内一端的移动、弯曲等操作，以准确控制操作头的朝向和位置。工作人员通过从属机器人所对应的主控制机器人输入操作指令，耗材控制装置和机械臂装置响应操作指令并实现对耗材的控制，实现上述的移动、弯曲等操作。

耗材包括柔性导管和控弯丝，应用过程中，上述的操作头连接在柔性导管的头端(即柔性导管介入到生物体内的一端)，柔性导管的头端具有柔性，介入到生物体内之后能够弯曲，柔性导管头端弯曲时操作头的位置和朝向相应改变。柔性导管的末端连接耗材控制装置，比如固定在耗材控制装置的控制盒上。控弯丝贴合着柔性导管的表面设置，控弯丝的两端分别同柔性导管的头端和耗材控制装置固定连接，控弯丝的其他位置能够相对于柔性导管运动，以便通过拉动控弯丝来调节柔性导管头端的弯曲程度。耗材控制装置对控弯丝的作用力不同，则柔性导管头端的弯曲程度不同，需要柔性导管头端弯曲到某一程度时，向控弯丝加载相匹配的力矩，本发明考虑到误差，结合PID控制原理直接或者间接地对该力矩进行补偿。

使用时，利用耗材的鞘管在自然腔道内建立工作通道，然后使连接有控弯丝的柔性导管从工作通道进入生物体，柔性导管的头端初步到达所需位置后，通过耗材控制装置拉动控弯丝，耗材控制装置实时根据反馈参数进行调整对控弯丝的拉力，使柔性导管的头端弯曲并保持在目标值。

如图1和图2所示，耗材控制装置包括控制单元和执行单元，执行单元的输入侧连接控制单元，输出侧连接控弯丝。控制单元能够根据输入的目标值控制执行单元运行，并获取执行单元执行过程中的反馈参数，控制单元根据目标值和反馈参数进行PID运算，根据运算结果调节执行单元输入侧的运行参数，以使柔性导管头端的弯曲程度保持在目标值。

结合图1、图2及图7理解，执行单元包括直流电机、滑块以及传感器。直流电机和传感器分别和控制单元电连接，直流电机优选无刷电机。滑块具有连接直流电机的驱动端和连接控弯丝的执行端。直流电机通过驱动滑块线性滑动来控制控弯丝的远端(即用于介入到生物体内的一端)弯曲时，执行端承受来自于控弯丝的拉力，这时滑块产生微小的弯曲变形，该变形可以理解为执行端相对于驱动端产生的运动，从中能够分解出执行端的位置相对于正常状态下的位置产生变化，为便于直观展现滑块弯曲时的信息，图7以简化的形式示意了滑块的变形情况，并对滑块的变形作放大处理，图7中，虚线表示正常状态下的滑块，此时滑块没有弯曲变形，带有曲度实线表示弯曲状态下的滑块，F为弯丝对执行端产生的拉力，L为执行端相对于正常状态产生的位移量。传感器与执行端对应设置，并用于输出传感信息，传感信息能够评价滑块因上述拉力F而弯曲变形时执行端相对于驱动端产生的运动，传感信息可以是力矩信息(比如体现拉力F的信息)或位移信息(比如体现位移量L的信息)。控制单元能够根据输入的目标值和传感信息来调节直流电机的运行参数，对执行端的力矩进行补偿，相应地补偿了滑块向控弯丝加载的力矩，以使控弯丝远端的弯曲程度和目标值相适配。

具体而言，滑块的驱动端与直流电机间接连接，接下来举例两种间接连接方式，方式一：直流电机连接有丝杆，丝杆匹配有螺母，螺母上设置有该滑块；方式二：直流电机直接驱动一线性运动结构(比如丝杆螺母副)，线性运动机构的输出端用于输出线性往复运动，该线性运动结构的输出端上设置有一个驱动块，驱动块的远离线性运动结构输出端的一端同滑块的驱动端可拆卸连接，驱动块带动滑块线性滑动。

具体而言，滑块的执行端和控弯丝可以直接连接，也可间接连接。控弯丝通过一级滑块结构进行控制时，一根控弯丝对应一个执行单元，控弯丝的一端直接固定在滑块的执行端即可，滑块和直流电机的关系可采用上述的方式一。

控弯丝通过多级滑块结构进行控制时，一根控弯丝可对应一个或多个执行单元，以在中国专利CN115153390 A所揭示的方案的基础上进行改进为例，一根控弯丝可以对应一个执行单元，比如，执行单元与始动滑块相对应，传感器设置在始动滑块的执行端(即连接随动滑块的一端)，始动滑块的执行端通过随动滑块连接控弯丝，再比如，执行单元与随动滑块相对应，传感器和控弯丝都设置在随动滑块的执行端，随动滑块的驱动端即为连接始动滑块的一端，随动滑块的驱动端通过始动滑块间接地连接到电机上，即随动滑块和直流电机的关系同上述的方式二。一根控弯丝也可对应两个执行单元，始动滑块和随动滑块各对应一个执行单元，两个执行单元分别通过控制单元进行控制，两级滑块的变形都有补偿的方式能够进一步提高柔性导管头端弯曲度的控制精度。

一些实施例中，如图1所示，控制单元对应一个执行单元，相应地，耗材控制装置具有一组直流电机、滑块和传感器。

其他一些实施例中，控制单元可具有多个接口，每个接口连接一个执行单元，此时执行单元和控弯丝一一对应设置，或者多个执行单元对应一根控弯丝，图2示意了一个控制单元对应四个执行单元，且执行单元和控弯丝一一对应设置的实施例。柔性导管上均布有控弯丝1、控弯丝2、控弯丝3及控弯丝4，控制单元通过四个执行单元对四根控弯丝独立控制。控弯丝1通过执行单元1进行驱动，执行单元1包括连接控制单元的直流电机1、连接直流电机1的滑块1以及用于检测滑块1的传感器1；控弯丝2通过执行单元2进行驱动，执行单元2包括连接控制单元的直流电机2、连接直流电机2的滑块2以及用于检测滑块2的传感器2；控弯丝3通过执行单元3进行驱动，执行单元3包括连接控制单元的直流电机3、连接直流电机3的滑块3以及用于检测滑块3的传感器3；控弯丝4通过执行单元4进行驱动，执行单元4包括连接控制单元的直流电机4、连接直流电机4的滑块4以及用于检测滑块4的传感器4。

参考图3-6理解，控制单元包括相互之间电连接的主控制器和电机驱动器，主控制器可采用芯片实现，电机驱动器根据主控制器发送的控制指令来控制直流电机的运行参数。如图3和图5所示，主控制器可以单独控制一个电机驱动器，如图4和图6所示，主控制器也可控制多个电机驱动器；电机驱动器和执行单元一一对应设置。主控制器和电机驱动器可集成在一个电路板上。

传感器的类型不同时，传感信息的形式不同，则控制单元有所区别，接下来具体阐述两种不同传感器对应的方案。

如图3和图4所示，一些实施例中，传感器采用拉力检测设备，传感器连接执行端，并实时检测滑块弯曲变形过程中执行端承受的控弯丝的拉力，即传感信息为拉力的数据信息，传感信息直接发送给主控制器，即传感信息直接作为上述的反馈参数。主控制器则以该拉力的数据信息作为反馈，与目标值进行比较和PID运算。

其中，图3所示实施例中，控制单元对应一个执行单元和一根控弯丝，主控制器配备一个电机驱动器。图4所示实施例中，控制单元对应四个执行单元，控制单元对每个执行单元单独控制，每个执行单元对应一根控弯丝，具体而言，控制单元具有主控制器、电机驱动器1、电机驱动器2、电机驱动器3及电机驱动器4，主控制器对四个电机驱动器单独控制；电机驱动器1通过驱动执行单元1来控制控弯丝1的远端，执行单元1包括连接电机驱动器1的直流电机1、与直流电机1连接的滑块1以及用于检测滑块1执行端的传感信息的传感器1；电机驱动器2通过驱动执行单元2来控制控弯丝2的远端，执行单元2包括连接电机驱动器2的直流电机2、与直流电机2连接的滑块2以及用于检测滑块2执行端的传感信息的传感器2；电机驱动器3通过驱动执行单元3来控制控弯丝3的远端，执行单元3包括连接电机驱动器3的直流电机3、与直流电机3连接的滑块3以及用于检测滑块3执行端的传感信息的传感器3；电机驱动器4通过驱动执行单元4来控制控弯丝4的远端，执行单元4包括连接电机驱动器4的直流电机4、与直流电机4连接的滑块4以及用于检测滑块4执行端的传感信息的传感器4。

如图5和图6所示，另外一些实施例中，传感器采用距离检测设备，优选采用激光传感器，以激光测距的方式获取传感信息，能够测量微小形变，检测精度高、响应速度快且稳定性好。如上所述，滑块自身弯曲变形的运动中，可以理解为执行端相对于驱动端的运动，从中可以分解出执行端产生的位移，结合图7理解，该些实施例中，传感信息为执行端因滑块弯曲变形而产生的位移信息，比如图7所示的位移量L。

继续参考图5和图6理解，基于距离检测设备的方案中，传感信息间接地作为上述的反馈参数使用。具体而言，控制单元还包括处理器，处理器连接传感器，以获取传感信息，处理器连接电机驱动器，以获取直流电机的电流信息，处理器用于对传感信息和电流信息进行处理生成反馈参数。

一些实施例中，处理器包括数据转换模块和卡尔曼滤波模块，数据转换模块中预存有拉力-位移模型，拉力-位移模型用于评价滑块弯曲变形过程中，执行端承受的拉力与执行端产生的位移之间的关系，其中的拉力-位移模型中的拉力即为图7所示的力F，位移即为图7所示的位移量L。拉力-位移模型可通过现有的标定方法生成，比如：为执行单元和耗材建立拉力-位移运动学模型，测量获得若干组位移实测值及其对应的拉力实测值，将拉力-位移运动学模型和若干组离散的实测值进行拟合，获得上述的拉力-位移模型。当然，拉力-位移模型可通过其他现有技术实现，该处不再详述。

数据转换模块获取位移信息后，根据拉力-位移模型提取出对应的拉力估值，卡尔曼滤波模块将拉力估值和电流信息通过卡尔曼滤波算法进行融合，获得降噪后的拉力的过滤值，即为反馈参数。

这些实施例中，反馈参数虽然是计算并进一步处理后的拉力信息，但是与采用拉力检测设备直接检测获得拉力数据不同的是，通过拉力-位移模型获得拉力估值，并结合该拉力估值下所对应的直流电机的电流信息，进一步通过卡尔曼滤波算法获得的拉力信息的过滤值，期间对误差进行闭关管理，相对于直接测得的拉力更准确。另外，处理器可以是写在电路板上的程序，处理器、主控制器和电机驱动器集成在一张电路板上。

一些实施例中，目标值包括柔性导管头端的弯曲度，控制单元根据目标值和传感信息调节直流电机的电流参数和/或直流电机的转速，其中，可以通过PID运算直接输出需要调整的直流电机的电流参数和/或直流电机的转速，也可通过PID运算先输出其他信息(比如补偿后要对控弯丝加载的力矩的大小)，再根据该信息计算获得直流电机的电流参数和/或直流电机的转速。

以上的阐述中，一些从属机器人设置有一根控弯丝，耗材控制装置中设置一个执行单元和一个控制单元。另外一些从属机器人设置有四根控弯丝，四根控弯丝在柔性导管的四周均匀布置，每根控弯丝匹配一个执行单元，各执行单元通过控制单元分别控制，一个主控制器和四个电机驱动器集成在一个电路板上。需要说明的是，本发明不对控弯丝的数量进行限制，控弯丝的数量不同，柔性导管的头端能够弯曲的方向有所不同，具体应用时，根据手术或检测需求来选择具有相应数量的从属机器人。另外，从属机器人具有多跟控弯丝时，既可以全部控弯丝都进行补偿，也可选择部分控弯丝进行补偿。

本发明实施例还提供了一种柔性导管头端弯曲度控制方法，应用在上述的从属机器人中，通过耗材控制装置实现。控制方法包括如下步骤：

S10、获取目标值和传感信息。其中，目标值通过操作人员输入，可以是直接输入，也可是操作人员输入一个信息，从属机器人系统根据该信息计算获得目标值。传感信息的形式如上所述，可以是体现执行端所受拉力的数据，也可是执行端的位移信息，位移信息可以是位移量或位置信息。

S20、处理目标值和传感信息，传感信息和目标值不匹配时，通过PID算法进行处理，并根据处理结果调整直流电机的运行参数。

传感器采用拉力检测设备时，步骤S20中比较的是目标值和传感器测得的拉力的数据信息。

传感器采用距离检测设备时，传感信息为执行端相对于其自身的初始位置产生的位移信息，步骤S20中所说的“处理目标值和传感信息”，具体包括如下步骤：

S201、根据位移信息和与存在处理器中的拉力-位移模型获得拉力估值，其中，如上所述，拉力-位移模型用于评价滑块弯曲变形过程中，执行端承受的拉力与执行端产生的位移之间的关系；获取直流电机的电流信息，当然电流信息和位移信息是同一时刻的下的参数，具有对应关系；

S202、通过卡尔曼滤波对拉力估值和电流信息进行融合，并获得执行端的拉力信息的过滤值；

S203、比较目标值和拉力信息的过滤值。

以上公开的仅为本申请的部分具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种耗材控制装置，其特征在于，包括控制单元和执行单元，所述执行单元包括直流电机、滑块以及传感器；

所述直流电机和所述传感器分别和所述控制单元电连接；

所述滑块的驱动端用于连接所述直流电机，所述滑块的执行端用于连接耗材的控弯丝，所述直流电机通过驱动所述滑块线性滑动来控制所述控弯丝的远端弯曲时，所述执行端承受来自于所述控弯丝的拉力；

所述传感器与所述执行端对应设置，并用于输出传感信息，所述传感信息能够评价所述滑块因所述拉力而弯曲变形时所述执行端相对于所述驱动端产生的运动；

其中，所述控制单元能够根据输入的目标值和所述传感信息来调节所述直流电机的运行参数，以使所述控弯丝远端的弯曲程度和所述目标值相适配。

2.如权利要求1所述的耗材控制装置，其特征在于，所述控制单元包括相互之间电连接的主控制器和电机驱动器，所述电机驱动器连接所述直流电机，且所述电机驱动器和所述执行单元一一对应设置。

3.如权利要求2所述的耗材控制装置，其特征在于，所述传感器采用拉力检测设备，所述传感信息为所述拉力的数据信息，所述传感信息直接发送给所述主控制器。

4.如权利要求2所述的耗材控制装置，其特征在于，所述传感器采用距离检测设备，所述传感信息为所述执行端因所述滑块弯曲变形而产生的位移信息。

5.如权利要求4所述的耗材控制装置，其特征在于，所述控制单元还包括处理器，所述处理器连接所述传感器，以获取所述传感信息，所述处理器连接所述电机驱动器，以获取所述直流电机的电流信息，所述处理器用于对所述位移信息和所述电流信息进行处理并生成反馈参数，所述主控制器根据所述反馈参数调节所述直流电机的运行参数。

6.如权利要求5所述的耗材控制装置，其特征在于：

所述传感器通过激光测距获取所述位移信息；

所述处理器包括数据转换模块和卡尔曼滤波模块，所述数据转换模块预存有拉力-位移模型，所述拉力-位移模型用于评价所述滑块弯曲变形过程中，所述执行端承受的拉力与所述执行端产生的位移之间的关系，所述数据转换模块用于响应所述位移信息，并根据所述拉力-位移模型生成拉力估值，所述卡尔曼滤波模块用于将所述拉力估值和所述电流信息根据卡尔曼滤波算法进行融合，并获得反馈参数。

7.一种从属机器人，其特征在于，包括耗材和权利要求1-6任一项所述的耗材控制装置，所述耗材包括柔性导管和控弯丝，所述柔性导管的头端用于介入到生物体内，所述柔性导管的末端连接所述耗材控制装置，所述控弯丝的两端分别连接所述柔性导管的头端和所述执行端。

8.如权利要求7所述的从属机器人，其特征在于，所述目标值包括所述柔性导管头端的弯曲度，所述控制单元根据所述目标值和所述传感信息调节所述直流电机的电流参数和/或所述直流电机的转速。

9.如权利要求7所述的从属机器人，其特征在于，所述柔性导管的四周均布有四根所述控弯丝，每根控弯丝匹配一个所述执行单元，各所述执行单元通过所述控制单元分别控制。

10.一种柔性导管头端弯曲度控制方法，其特征在于，所述控制方法通过权利要求1所述的耗材控制装置实现，所述控制方法用于控制设有控弯丝的柔性导管的头端的弯曲程度，所述控弯丝的两端分别连接所述柔性导管的头端和所述执行端；

所述控制方法包括如下步骤：

获取所述目标值和所述传感信息；

处理所述目标值和所述传感信息，所述传感信息和所述目标值不匹配时，通过PID算法进行处理，并根据处理结果调整所述直流电机的运行参数。

11.如权利要求10所述的柔性导管头端弯曲度控制方法，其特征在于，所述传感信息为所述执行端因所述滑块弯曲变形而产生的位移信息，且所述的比较所述目标值和所述传感信息具体包括如下步骤：

根据所述位移信息以及预存的拉力-位移模型获得拉力估值，其中，所述拉力-位移模型用于评价所述滑块弯曲变形过程中，所述执行端承受的拉力与所述执行端产生的位移之间的关系；获取所述直流电机的电流信息；

通过卡尔曼滤波对所述拉力估值和所述电流信息进行融合，并获所述执行端的拉力信息的过滤值；

比较所述目标值和拉力信息的过滤值。