科创中国

本发明涉及一种神经外科微创手术辅助机器人系统中的力控制方法。

一种基于数据驱动控制框架的外科手术机器的力控制方法，包括以下步骤：1)将力Fr的控制问题描述为输出调节问题：直线电机动子线性运动会转化成抓取钳钳额开合运动，钳额角度θ由直线电机动子的位置X决定；钳额对组织施加的力Fj由电机施加给传动杆的力Fr决定，该力可以通过力传感器测量得到；2)采集充分且完备的数据集合：3)将输出调节问题转化为镇定问题；4)数据驱动镇定控制器设计及闭环吸引域最大化，过程如下：4.1)给定Lyapunov函数，利用数据估计控制输入‑状态空间中的负定域；4.2)通过选取合适的Lyapunov函数最大化闭环吸引域估计。本发明精度较高、可靠性较好。

这种力控制方法在外科手术机器中的应用前景非常广阔，主要体现在以下几个方面：

提高手术精度和安全性：通过数据驱动的控制框架，手术机器可以更好地感知和控制施加在组织上的力，从而提高手术的精度，减少对周围组织的损伤，降低手术风险。

适应不同手术场景：数据驱动的方法可以根据手术过程中的实际数据进行实时调整和优化，使手术机器能够适应不同患者的身体状况和手术需求，提高手术的灵活性和适应性。

实现自动化手术：随着技术的不断发展，基于数据驱动控制框架的力控制方法有望实现外科手术的部分或全部自动化，提高手术效率，减少人为因素对手术结果的影响。

促进远程手术的发展：利用该方法，医生可以通过远程控制手术机器进行手术操作，为医疗资源相对匮乏的地区提供更好的医疗服务。

助力手术培训和教育：这种方法还可以为外科医生提供更加真实的手术模拟环境，有助于医生进行手术技能的培训和提升。

浙江工业大学是东部沿海地区第一所省部共建高校、首批国家“高等学校创新能力提升计划”（2011计划）协同创新中心牵头高校和浙江省首批重点建设高校，坐落于中国历史文化名城、风景旅游胜地杭州。学校坚持立德树人根本任务，以拔尖创新人才为引领、高级应用型人才为主体、复合型人才为特色，大力培养德智体美劳全面发展，富有家国情怀、国际视野、创新精神和实践能力的行业精英和领军人才

只有当数据集合Π包含足够多被控对象动态信息的情况下，利用数据集合Π设计的控制器才能保证高控制精度和可靠性；包含被控对象动态信息足够多的数据库应该满足如下两个特性：充分性和完备性；充分性是指，数据集合中的数据点均匀分布在感兴趣的采样空间当中；完备性是指，数据点稠密到几乎到处都有数据点；实际中，采集一个充分且完备的数据集合并不是一件容易的工作，可行的解决办法是：保证数据集合中数据点的个数N尽可能大，并且采集数据时控制输入信号u(k)应选取为服从均匀分布的随机信号。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。