CN117490752A - 高低速编码器的校验方法、机器人的控制方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种高低速编码器的校验方法、手术机器人的控制方法和计算机可读存储介质。该校验方法包括：高速编码器和低速编码器定时同步采集位置信息，采集周期为Δt；选择高速端或低速端作为比较端；通过高速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第一位置增量；通过低速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第二位置增量；计算第一位置增量和第二位置增量的增量偏差，并比较增量偏差与预设偏差阈值的关系；以及通过第一位置增量和第二位置增量计算和比较该比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度。由此，该高低速编码器的校验方法可及时判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，确保减速机继续安全运行。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及一种高低速编码器的校验方法、手术机器人的控制方法和计算机可读存储介质。
背景技术
手术机器人是一种用于辅助医生进行手术、康复治疗等任务的机器人。手术机器人可以提高手术的精确性、减少手术风险、增加患者的舒适度，并提高医生的操作效率。
手术机器人需要进行精细的运动控制，同时需要在狭小的空间进行操作，并且有时还需要传递较大的扭矩；而谐波减速机是一种高精度的动力传动装置，具有紧凑、高扭矩传递能力和高精度的特点，可以满足手术机器人的相关要求。因此，手术机器人通常会采用谐波减速机作为动力传动装置。
谐波减速机采用了谐波传动原理，通过内外齿轮的弹性变形实现高传动比的减速效果。谐波减速机由驱动轴、输出轴和柔性齿圈组成，具有非常低的倒隙和高的定位精度。
谐波减速机通常具有高速编码器（High-Speed Encoder）和低速编码器（Low-Speed Encoder），用于监测和控制谐波减速机的转速和位置。高速编码器位于谐波减速机的高速端（例如输入轴），用于检测高速端的转速和位置，低速编码器位于谐波减速机的低速端（例如输出轴），用于检测低速端的转速和位置。
发明内容
本发明实施例提供一种高低速编码器的校验方法、手术机器人的控制方法和计算机可读存储介质。该高低速编码器的校验方法可利用编码器的特性来及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常，并进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保减速机继续安全运行；该控制方法可通过上述校验方法及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常，并进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保手术机器人继续安全运行。
本发明至少一个实施例提供一种高低速编码器的校验方法，其包括：设置在减速机的高速端的高速编码器和设置在所述减速机的低速端的低速编码器定时同步采集位置信息，采集周期为∆t；选择所述高速端和所述低速端中的一个作为比较端；通过所述高速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第一位置增量；通过所述低速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第二位置增量；计算所述第一位置增量和所述第二位置增量的增量偏差，若所述增量偏差大于预设偏差阈值，则判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，若所述增量偏差小于所述预设偏差阈值，则判断所述高速编码器和所述低速编码器正常；以及若判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量分别计算所述比较端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度，若所述第一速度大于所述第二速度，则判断所述高速编码器出现异常，若所述第一速度小于所述第二速度，则判断所述低速编码器出现异常。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，还包括：若判断所述高速编码器出现异常，则使用所述低速编码器，若判断所述低速编码器出现异常，则使用所述高速编码器。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，所述采集周期的取值范围为40-60微秒。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，还包括：若判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述比较端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度，若所述第一加速度的绝对值大于所述第二加速度的绝对值，则判断所述高速编码器出现异常，若所述第一加速度的绝对值小于所述第二加速度的绝对值，则判断所述低速编码器出现异常。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，所述比较端为所述低速端，通过所述高速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第一位置增量包括：通过所述高速编码器采集的位置信息和所述减速机的减速比计算所述低速端在一个所述采集周期的第一位置增量。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述高速编码器采集的位置信息和所述减速机的减速比计算所述低速端在一个所述采集周期的所述第一位置增量包括：
利用以下公式计算所述第一位置增量：
ΔSH(K)=(DH(K)-DH(K-1))/Q，
其中，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量，DH(K)为所述高速编码器第K次采集的位置信息，DH(K-1)为所述高速编码器第K-1次采集的位置信息，Q为所述减速机的减速比，K为大于等于2的正整数。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述低速编码器采集的位置信息计算所述低速端在一个所述采集周期的第二位置增量包括：
利用以下公式计算所述第二位置增量：
ΔSL(K)=DL(K)-DL(K-1)，
其中，ΔSL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量，DL(K)为所述低速编码器第K次采集的位置信息，DL(K-1)为所述低速编码器第K-1次采集的位置信息。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，计算所述第一位置增量和所述第二位置增量的增量偏差包括：
利用以下公式计算所述增量偏差：
ΔE(K)=|ΔSH(K)-ΔSL(K)|，
其中，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量，ΔSL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量计算所述低速端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度包括：
利用以下公式计算所述第一速度：
VH(K)=ΔSH(K)/Δt，
其中，VH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一速度，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量计算所述低速端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度还包括：
利用以下公式计算所述第二速度：
VL(K)=ΔSL(K)/Δt，
其中，VL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二速度，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述低速端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度包括：
通过以下公式计算所述第一加速度：
AH(K)=(VH(K)-VH(K-1))/Δt，
其中，AH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一加速度，VH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一速度，VH(K-1)为所述低速端在第K-1个所述采集周期的所述第一速度。
例如，在本发明一实施例提供的校验方法中，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述低速端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度还包括：
通过以下公式计算所述第二加速度：
AL(K)=(VL(K)-VL(K-1))/Δt，
其中，AL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二加速度，VL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二速度，VL(K-1)为所述低速端在第K-1个所述采集周期的所述第二速度。
本发明至少一个实施例还提供一种手术机器人的控制方法，所述手术机器人包括关节模组，所述关节模组包括减速机、位于所述减速机的高速端的高速编码器和位于所述减速机的低速端的低速编码器，所述控制方法包括：
采用上述任一项所述的高低速编码器的校验方法对所述高速编码器和所述低速编码器进行校验。
例如，在本发明一实施例提供的控制方法中，还包括：若判断所述高速编码器出现异常，则仅使用所述低速编码器提供的信息对所述关节模组进行控制，若判断所述低速编码器出现异常，则仅使用所述高速编码器提供的信息对所述关节模组进行控制。
本发明至少一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，所述计算机程序运行时执行上述任一项所述的高低速编码器的校验方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明一实施例提供的一种高低速编码器的校验方法的示意图。
图2为本发明一实施例提供的一种手术机器人的关节模组的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需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。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
由于手术机器人，特别是微创手术机器人的关节模组的伺服控制系统对于安全性具有很高的要求，因此当关节模组中的高速编码器和低速编码器出现误码或故障时，用户期望伺服控制系统能够及时检测，并做出相应的容错处理，确保手术机器人继续安全运行。
对此，本发明实施例提供一种高低速编码器的校验方法，其包括：设置在减速机的高速端的高速编码器和设置在减速机的低速端的低速编码器定时同步采集位置信息，采集周期为Δt；选择上述的高速端和低速端中的一个作为比较端；通过高速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第一位置增量；通过低速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第二位置增量；计算第一位置增量和第二位置增量的增量偏差，若增量偏差大于预设偏差阈值，则判断高速编码器和低速编码器出现异常，若增量偏差小于预设偏差阈值，则判断高速编码器和低速编码器正常；以及若判断高速编码器和低速编码器出现异常，通过第一位置增量和第二位置增量计算比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度，若第一速度大于第二速度，则判断高速编码器出现异常，若第一速度小于第二速度，则判断低速编码器出现异常。由此，该高低速编码器的校验方法可利用编码器的特性来及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常，并进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保减速机继续安全运行。
本发明实施例还提供一种手术机器人的控制方法，该手术机器人包括关节模组，关节模组包括减速机、位于减速机的高速端的高速编码器和位于减速机的低速端的低速编码器，该控制方法包括采用上述的高低速编码器的校验方法对高速编码器和低速编码器进行校验。由此，该控制方法可通过上述校验方法及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常，并进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保手术机器人继续安全运行。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，计算机程序运行时执行上述的高低速编码器的校验方法。
下面，结合附图对本发明实施例提供的高低速编码器的校验方法、手术机器人的控制方法和计算机可读存储介质进行详细的介绍。
图1为本发明一实施例提供的一种高低速编码器的校验方法的示意图。如图1所示，该高低速编码器的校验方法包括以下步骤S101-S106：
步骤S101：设置在减速机的高速端的高速编码器和设置在减速机的低速端的低速编码器定时同步采集位置信息，采集周期为Δt。
例如，高速编码器和低速编码器可利用光栅盘、磁栅盘或其他工作原理来将机械位移转换为电信号，从而采集对应的高速端或低速端的位置信息。
步骤S102：选择高速端和低速端中的一个作为比较端。也就是说，比较端可为高速端或低速端。
步骤S103：通过高速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第一位置增量。
步骤S104：通过低速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第二位置增量。
步骤S105：计算第一位置增量和第二位置增量的增量偏差，若增量偏差大于预设偏差阈值，则判断高速编码器和低速编码器出现异常，若增量偏差小于预设偏差阈值，则判断高速编码器和低速编码器正常。
需要说明的是，排除误差的影响，通过高速编码器采集的位置信息计算的比较端（高速段或低速端）在一个采集周期的第一位置增量和通过低速编码器采集的位置信息计算的低速端在一个采集周期的第二位置增量在理论上应该相等。因此，若增量偏差大于预设偏差阈值，则可判断高速编码器和低速编码器出现异常，若增量偏差小于预设偏差阈值，则可判断高速编码器和低速编码器正常。
步骤S106：若判断高速编码器和低速编码器出现异常，通过第一位置增量和第二位置增量计算比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度，若第一速度大于第二速度，则判断高速编码器出现异常，若第一速度小于第二速度，则判断低速编码器出现异常。
在本发明实施例提供的高低速编码器的校验方法中，通过计算第一位置增量和第二位置增量的增量偏差，并比较增量偏差与预设偏差阈值的大小关系，该校验方法可及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常；然后，在判断高速编码器和低速编码器出现异常之后，通过计算和比较比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度，该校验方法可进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保减速机继续安全运行。需要说明的是，由于编码器本身的特性，若编码器出现异常，计算出的速度较大。
值得注意的是，上面的描述仅对该实施例的关键步骤进行了介绍，该实施例包括但不限于上述的关键步骤，还可包括其他步骤。下面将对一些可选的步骤进行介绍。
在一些示例中，该校验方法还可包括：若判断高速编码器出现异常，则使用低速编码器，若判断低速编码器出现异常，则使用高速编码器。由此，该校验方法可利用正常的编码器做出容错处理，确保减速机继续安全运行。需要说明的是，通常的控制方法会将高速编码器和低速编码器输出的数据进行融合处理，因此屏蔽掉故障的编码器可以有效地确保减速机继续安全运行。
在一些示例中，采集周期的取值范围为40-60微秒。由此，该校验方法可更好地通过高速编码器和低速编码器采集的数据对高速编码器和低速编码器进行校验。
在一些示例中，该校验方法还包括：若判断高速编码器和低速编码器出现异常，通过第一速度和第二速度计算比较端在一个采集周期的第一加速度和第二加速度，若第一加速度的绝对值大于第二加速度的绝对值，则判断高速编码器出现异常，若第一加速度的绝对值小于第二加速度的绝对值，则判断低速编码器出现异常。
在该示例提供的高低速编码器的校验方法中，通过第一速度和第二速度计算比较端在一个采集周期的第一加速度和第二加速度，并比较第一加速度和第二加速度的大小关系，该校验方法可更准确地判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保减速机继续安全运行。需要说明的是，由于编码器本身的特性，若编码器出现异常，计算出的加速度较大。
值得注意的是，上述示例提供的校验方法可仅通过计算和比较比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度来判断高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，或者仅通过计算和比较比较端在一个采集周期的第一速度和第二速度来判断高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，又或者同时通过计算和比较比较端在一个采集周期的第一速度、第二速度、第一加速度和第二加速度来判断高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常。
在一些示例中，上述的比较端选择为低速端，从而可降低误差，提高校验的准确性。此时，通过高速编码器采集的位置信息计算比较端在一个采集周期的第一位置增量包括：通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在一个采集周期的第一位置增量。下面，以比较端为低速端对本实施例进行介绍；当然，本发明实施例包括但不限于此，比较端也可选择高速端。
在一些示例中，通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在一个采集周期的第一位置增量可利用以下公式：
ΔSH(K)=(DH(K)-DH(K-1))/Q，
其中，ΔSH(K)为低速端在第K个采集周期的第一位置增量，DH(K)为高速编码器第K次采集的位置信息，DH(K-1)为高速编码器第K-1次采集的位置信息，Q为减速机的减速比，K为大于等于2的正整数。
由此，该校验方法可准确地、可靠地通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在一个采集周期的第一位置增量。
在一些示例中，通过低速编码器采集的位置信息计算低速端在一个采集周期的第二位置增量可利用以下公式计算第二位置增量：
ΔSL(K)=DL(K)-DL(K-1)，
其中，ΔSL(K)为低速端在第K个采集周期的第二位置增量，DL(K)为低速编码器第K次采集的位置信息，DL(K-1)为低速编码器第K-1次采集的位置信息。
由此，该校验方法可准确地、可靠地通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在一个采集周期的第二位置增量。另外，若比较端为高速端，则可直接用高速编码器采集的数据计算高速端的位置增量，而用低速编码器采集的数据计算的位置增量乘以减速机的减速比，具体公式在此不再赘述。
在一些示例中，计算第一位置增量和第二位置增量的增量偏差可利用以下公式：
ΔE(K)=|ΔSH(K)-ΔSL(K)|，
其中，ΔSH(K)为低速端在第K个采集周期的第一位置增量，ΔSL(K)为低速端在第K个采集周期的第二位置增量。
在一些示例中，通过第一位置增量和第二位置增量计算低速端在一个采集周期的第一速度可利用以下公式：
VH(K)=ΔSH(K)/Δt，
其中，VH(K)为低速端在第K个采集周期的第一速度，ΔSH(K)为低速端在第K个采集周期的第一位置增量。
在一些示例中，通过第一位置增量和第二位置增量计算低速端在一个采集周期的第二速度可利用以下公式：
VL(K)=ΔSL(K)/Δt，
其中，VL(K)为低速端在第K个采集周期的第二速度，ΔSH(K)为低速端在第K个采集周期的第二位置增量。
由此，该校验方法可准确地、可靠地通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在第K个采集周期的第一速度和第二速度。
在一些示例中，通过第一速度和第二速度计算低速端在一个采集周期的第一加速度可利用以下公式：
AH(K)=(VH(K)-VH(K-1))/Δt，
其中，AH(K)为低速端在第K个采集周期的第一加速度，VH(K)为低速端在第K个采集周期的第一速度，VH(K-1)为低速端在第K-1个采集周期的第一速度。
在一些示例中，通过第一速度和第二速度计算低速端在一个采集周期的第二加速度可利用以下公式：
AL(K)=(VL(K)-VL(K-1))/Δt，
其中，AL(K)为低速端在第K个采集周期的第二加速度，VL(K)为低速端在第K个采集周期的第二速度，VL(K-1)为低速端在第K-1个采集周期的第二速度。
由此，该校验方法可准确地、可靠地通过高速编码器采集的位置信息和减速机的减速比计算低速端在第K个采集周期的第一加速度和第二加速度。
图2为本发明一实施例提供的一种手术机器人的关节模组的示意图。如图2所示，该关节模组100包括减速机110、位于减速机110的高速端的高速编码器120和位于减速机110的低速端的低速编码器130。对此，本发明一实施例还提供一种手术机器人的控制方法，其包括：采用上述的高低速编码器的校验方法对高速编码器和低速编码器进行校验。由此，该控制方法可通过上述校验方法及时检测高速编码器和低速编码器是否出现异常，并进一步判断出高速编码器和低速编码器中的哪个出现异常，从而可利用该校验方法的结果做出容错处理，确保手术机器人继续安全运行。
在一些示例中，上述的控制方法还包括：若判断高速编码器出现异常，则仅使用低速编码器提供的信息对关节模组进行控制，若判断低速编码器出现异常，则仅使用高速编码器提供的信息对关节模组进行控制。由此，该控制方法可利用正常的编码器做出容错处理，确保减速机继续安全运行。需要说明的是，通常的控制方法会将高速编码器和低速编码器输出的数据进行融合处理，因此屏蔽掉故障的编码器可以有效地确保减速机继续安全运行。
在一些示例中，如图2所示，该关节模组100还包括电机140，电机140具有电机输出轴145，其与减速机110的高速端相连。
本发明至少一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，计算机程序运行时执行上述的高低速编码器的校验方法。
例如，该计算机可读存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。该存储介质还可以包括非挥发性存储器（non-volatile）或者非瞬态（non-transitory）存储器等。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括通信相连的处理器和存储器，其中，存储器存储有计算程序，处理器被配置为执行计算器程序以执行上述任一示例提供的圈选操作方法。
应当理解的是，在本发明实施例中，处理器可以为中央处理单元(centralprocessing unit，简称CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，简称DSP)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(field programmable gate array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
还应当理解的是，本发明实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(randomaccess memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器(random access memory，简称RAM)可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double datarate SDRAM，简称DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，简称DR RAM)。
有以下几点需要说明：
（1）本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
（2）在不冲突的情况下，本发明同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种高低速编码器的校验方法，包括：
设置在减速机的高速端的高速编码器和设置在所述减速机的低速端的低速编码器定时同步采集位置信息，采集周期为Δt；
选择所述高速端和所述低速端中的一个作为比较端；
通过所述高速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第一位置增量；
通过所述低速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第二位置增量；
计算所述第一位置增量和所述第二位置增量的增量偏差，若所述增量偏差大于预设偏差阈值，则判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，若所述增量偏差小于所述预设偏差阈值，则判断所述高速编码器和所述低速编码器正常；以及
若判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量分别计算所述比较端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度，若所述第一速度大于所述第二速度，则判断所述高速编码器出现异常，若所述第一速度小于所述第二速度，则判断所述低速编码器出现异常。
2.根据权利要求1所述的校验方法，还包括：
若判断所述高速编码器出现异常，则使用所述低速编码器，若判断所述低速编码器出现异常，则使用所述高速编码器。
3.根据权利要求1所述的校验方法，其中，所述采集周期的取值范围为40-60微秒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的校验方法，还包括：
若判断所述高速编码器和所述低速编码器出现异常，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述比较端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度，若所述第一加速度的绝对值大于所述第二加速度的绝对值，则判断所述高速编码器出现异常，若所述第一加速度的绝对值小于所述第二加速度的绝对值，则判断所述低速编码器出现异常。
5.根据权利要求4所述的校验方法，其中，所述比较端为所述低速端，通过所述高速编码器采集的位置信息计算所述比较端在一个所述采集周期的第一位置增量包括：
通过所述高速编码器采集的位置信息和所述减速机的减速比计算所述低速端在一个所述采集周期的第一位置增量。
6.根据权利要求5所述的校验方法，其中，通过所述高速编码器采集的位置信息和所述减速机的减速比计算所述低速端在一个所述采集周期的所述第一位置增量包括：
利用以下公式计算所述第一位置增量：
ΔSH(K)=(DH(K)-DH(K-1))/Q，
其中，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量，DH(K)为所述高速编码器第K次采集的位置信息，DH(K-1)为所述高速编码器第K-1次采集的位置信息，Q为所述减速机的减速比，K为大于等于2的正整数。
7.根据权利要求6所述的校验方法，其中，通过所述低速编码器采集的位置信息计算所述低速端在一个所述采集周期的第二位置增量包括：
利用以下公式计算所述第二位置增量：
ΔSL(K)=DL(K)-DL(K-1)，
其中，ΔSL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量，DL(K)为所述低速编码器第K次采集的位置信息，DL(K-1)为所述低速编码器第K-1次采集的位置信息。
8.根据权利要求7所述的校验方法，其中，计算所述第一位置增量和所述第二位置增量的增量偏差包括：
利用以下公式计算所述增量偏差：
ΔE(K)=|ΔSH(K)-ΔSL(K)|，
其中，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量，ΔSL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量。
9.根据权利要求7所述的校验方法，其中，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量计算所述低速端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度包括：
利用以下公式计算所述第一速度：
VH(K)=ΔSH(K)/Δt，
其中，VH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一速度，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一位置增量。
10.根据权利要求9所述的校验方法，其中，通过所述第一位置增量和所述第二位置增量计算所述低速端在一个所述采集周期的第一速度和第二速度还包括：
利用以下公式计算所述第二速度：
VL(K)=ΔSL(K)/Δt，
其中，VL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二速度，ΔSH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二位置增量。
11.根据权利要求10所述的校验方法，其中，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述低速端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度包括：
通过以下公式计算所述第一加速度：
AH(K)=(VH(K)-VH(K-1))/Δt，
其中，AH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一加速度，VH(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第一速度，VH(K-1)为所述低速端在第K-1个所述采集周期的所述第一速度。
12.根据权利要求11所述的校验方法，其中，通过所述第一速度和所述第二速度计算所述低速端在一个所述采集周期的第一加速度和第二加速度还包括：
通过以下公式计算所述第二加速度：
AL(K)=(VL(K)-VL(K-1))/Δt，
其中，AL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二加速度，VL(K)为所述低速端在第K个所述采集周期的所述第二速度，VL(K-1)为所述低速端在第K-1个所述采集周期的所述第二速度。
13.一种手术机器人的控制方法，其中，所述手术机器人包括关节模组，所述关节模组包括减速机、位于所述减速机的高速端的高速编码器和位于所述减速机的低速端的低速编码器，所述控制方法包括：
采用根据权利要求1-12中任一项所述的高低速编码器的校验方法对所述高速编码器和所述低速编码器进行校验。
14.根据权利要求13所述的控制方法，还包括：
若判断所述高速编码器出现异常，则仅使用所述低速编码器提供的信息对所述关节模组进行控制，若判断所述低速编码器出现异常，则仅使用所述高速编码器提供的信息对所述关节模组进行控制。
15.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，所述计算机程序运行时执行根据权利要求1-12中任一项所述的高低速编码器的校验方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823711.4A CN117490752A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 高低速编码器的校验方法、机器人的控制方法和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311823711.4A CN117490752A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 高低速编码器的校验方法、机器人的控制方法和存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117490752A true CN117490752A (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=89667590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311823711.4A Pending CN117490752A (zh) | 2023-12-28 | 2023-12-28 | 高低速编码器的校验方法、机器人的控制方法和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117490752A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118067175A (zh) * | 2024-04-22 | 2024-05-24 | 科弛医疗科技(北京)有限公司 | 联合校验方法、手术机器人的控制方法和存储介质 |
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2023
- 2023-12-28 CN CN202311823711.4A patent/CN117490752A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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