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申请/专利权人：王昕;哈尔滨工业大学(深圳)

摘要：本申请公开了一种外接线缆的TMS经颅磁刺激，TranscranialMagneticStimulation，简称TMS治疗设备的力补偿装置及方法，涉及医疗机器人领域，包括控制系统、固定基座、相位转换盘、力传感器、TMS夹头、移位固定板、冷凝管夹具，采用在机械臂末端增加力传感器的方式对机械臂末端所受的力进行测量；通过专门设计的夹具将冷凝管的线缆拉力与力传感器所测力进行分离、重力补偿方案将刺激线圈自重对力传感器示数的影响进行补偿，使力传感器的示数仅与刺激线圈和病人头部的实际接触力有关，从而求得刺激线圈与病人头部的实际接触力，提高机械臂的定位精度，使得机械臂带动刺激线圈进行力跟随。

主权项：1.一种外接线缆的TMS治疗设备的力补偿装置，用于屏蔽冷凝管的重力作用及补偿TMS刺激线圈的重力作用，其特征在于，固定连接于TMS治疗设备的机械臂末端，包括：控制系统、固定基座、相位转换盘、力传感器、TMS夹头、移位固定板、冷凝管夹具；所述固定基座固定连接于所述机械臂末端；所述相位转换盘固定连接于所述固定基座和所述力传感器，与所述控制系统连接，用于调整所述力传感器的位姿；所述力传感器与所述控制系统连接，其尾部沿轴向固定连接于所述相位转换盘；所述TMS夹头沿轴向固定连接于所述力传感器的端部，用于夹持刺激线圈；所述移位固定板可移动的连接于所述固定基座的侧面；所述冷凝管夹具固定连接于所述移位固定板，用于夹持冷凝管；所述力传感器用于测量所述TMS夹头和或所述刺激线圈的重量，并将测得的信息传输至所述控制系统，所述控制系统将TMS夹头和刺激线圈的重量进行补偿，补偿方法包括：S1确定刺激线圈和TMS夹头的重力及质心位置，即：移动机械臂，选定数个固定点，力传感器测得每个固定点处刺激线圈的重力和力矩，并将测得的信息传输至控制系统，控制系统根据算法求得刺激线圈和TMS夹头的质心位置；选定数个固定点的计算方式为：移动机械臂，使得机械臂末端坐标系的X轴与刺激线圈的重力方向重合，读出此时力传感器中X方向的力Fx及力矩Tx；移动机械臂，使得机械臂8末端坐标系的Y轴与刺激线圈的重力方向重合，读出此时力传感器中Y方向的力Fy及力矩Ty；移动机械臂，使得机械臂末端坐标系的Z轴与刺激线圈的重力方向重合，读出此时力传感器中Z方向的力Fz及力矩Tz；根据求得的末端坐标系下各方向的力的大小，求得刺激线圈的重力G＝Fx+Fy+Fz3，刺激线圈在力传感器坐标系下的重心位置；S2确定刺激线圈和TMS夹头在机械臂末端坐标系下的重力及重力矩并进行补偿，即：将刺激线圈和TMS夹头所受重力按其原本的大小施加在机械臂末基坐标系上，方向为重力方向，根据机械臂正运动学求得机械臂末端坐标系与基坐标系间的转换关系，根据该转换关系将施加在基坐标系上的重力矢量转换到机械臂末端坐标系，通过末端坐标系下的重力及质心位置求得末端坐标系下的重力矩；S3对刺激线圈和TMS夹头的重力及重力矩进行补偿，即：根据力传感器的当前读数，及所求得的刺激线圈和TMS夹头的重力、重力矩在机械臂末端坐标系上的表达，计算得出病人头部与刺激线圈的实际接触力，并根据得到的实际接触力、接触力矩求得机械臂末端的移动速度和角速度。

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