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申请/专利权人：杭州三坛医疗科技有限公司
摘要：本发明公开了一种具有导纳功能的髋关节手术机器人磨搓控制系统及其方法，包括执行机构、磨搓控制模块、导纳控制模块，执行机构与髋关节手术机器人的磨头连接，执行机构控制磨头的运动路径和速度；磨搓控制模块用于实时监测磨头承受的力的大小和方向以及磨头在三维空间中的实时位置信息；导纳控制模块用于根据磨头与虚拟边界的距离变化动态调整磨头的力矩；本发明的髋关节手术机器人能够在保持极高精度的同时，以更加温和且精确的方式进行磨搓操作，既能确保关节内重要结构免受损害，又能提升手术精度，这对于患者术后的快速康复和长期治疗效果具有重大意义，同时还可有效减轻医生的工作负担，提高手术效率。
主权项：1.一种具有导纳功能的髋关节手术机器人磨搓控制系统，其特征在于：包括执行机构、磨搓控制模块、导纳控制模块，执行机构与髋关节手术机器人的磨头连接，执行机构控制磨头的运动路径和速度；磨搓控制模块用于实时监测磨头承受的力的大小和方向以及磨头在三维空间中的实时位置信息；导纳控制模块用于根据磨头与虚拟边界的距离变化动态调整磨头的力矩；所述导纳控制模块包括导纳控制器，导纳控制器与磨搓控制模块连接，磨搓控制系统设定虚拟边界，导纳控制器实时接收位置传感器传输的位置信息，根据磨头与虚拟边界的距离变化动态调整磨头力矩；所述导纳控制器包括距离监测模块和调整模块，距离监测模块根据位置传感器传输的位置信息以及虚拟边界实时监测磨头与虚拟边界的距离dt，调整模块根据磨头与虚拟边界的距离变化动态调整磨头的力矩；所述调整模块动态调整磨头的力矩方法为：设定非线性的阻尼系数函数kdt，kdt＝k_0+k_1\cdotdt^{-n}；上式中k_0是起始阻尼系数，k_1是非线性增益项，n是指数因子，n决定了阻尼系数增长的陡峭程度；磨头的力矩Mt为：Mt＝-kdt\cdotvt，式中，vt是磨头的速度矢量在与虚拟边界方向的投影，负号表示力矩的方向与速度相反，起到阻尼作用。
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