浙江大学;嘉兴大学G60科创走廊产业与创新研究院祁智获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学;嘉兴大学G60科创走廊产业与创新研究院申请的专利一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119867939B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510354585.5,技术领域涉及:A61B34/30;该发明授权一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统及其控制方法是由祁智;吴争光;曹红设计研发完成,并于2025-03-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统及其控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统及其控制方法,属于辅助穿刺机器人控制技术领域。本系统包括手持穿刺机器人本体、控制上位机模块和导航模块;手持穿刺机器人本体用于在医生的操作或指导下进行穿刺手术;控制上位机模块用于采集、监视与控制穿刺机器人及患者的状态信息,并提供交互界面;导航模块用于为医生提供实时手术导航信息,实时跟踪穿刺针和患者的位置关系,并自动规划出最佳穿刺路径。本发明通过调谐算法动态调整参数和学习系统非线性特性,提升了手持穿刺机器人在复杂情况下的穿刺准确性与稳定性。
本发明授权一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统及其控制方法在权利要求书中公布了:1.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器与所述处理器耦接;其中,所述存储器用于存储程序数据,所述处理器用于执行所述程序数据以实现一种基于数据驱动的手持穿刺机器人系统的控制方法,所述方法包括如下步骤: 1定义手持穿刺机器人系统的参数,设系统的时间离散采样时刻为k=0,1,2,…; 输入向量:定义三输入向量uk=[u1k,u2k,u3k]T,其中,u1k和u2k分别对应两个旋转关节的控制输入,影响关节角度θ1和θ2,u3k表示穿刺针伸出长度l; 输出向量:三输出向量yk=[y1k,y2k,y3k]T,表示机器人末端在三维空间中的坐标,y1k=x,y2k=y,y3k=z; 参考输入向量:rk=[r1k,r2k,r3k]T,表示期望的机器人末端坐标; 误差向量:ek=rk-yk=[e1k,e2k,e3k]T; 控制器参数向量:ρ=[ρ1,ρ2,…,ρn]T,控制器的输入-输出关系为uk=Cρek,其中Cρ表示参数化的控制器结构; 2定义相关函数; 互相关函数:定义输出误差向量ek与参考输入向量rk的互相关函数矩阵Rerτ,其中τ为时间延迟,N表示时间序列的总长度; 使用有限时间的估计: 其中,M是采样数据的数量;是一个3×3的矩阵,其元素为 3构建目标函数Jρ: 其中,D表示最大时间延迟,tr·表示矩阵的迹运算; 4采用梯度下降法更新控制器参数,以最小化目标函数Jρ; 计算目标函数关于控制器参数ρ的梯度根据链式法则得到: 其中,ρm表示控制器参数的第m个分量,表示互相关函数对控制器参数的偏导数; 控制器参数的更新公式为: 其中,α表示学习率,用于控制参数更新的步长; 5假设系统的输出为yk=Fuk,yk-1,…,其中F是系统的动力学函数;根据链式法则得到: 通过不断更新控制器参数ρ,使得目标函数Jρ逐渐减小,以实现机器人末端坐标对参考坐标的跟踪。
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