仪器仪表学报

作者：左思浩，赵燕江，张永德，叶乐，段海龙

单位：左思浩,哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080,,赵燕江,1.哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080； 2.哈尔滨理工大学 威海研究院威海264300,,张永德,哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080,zhangyd@hrbust.edu.cn,叶乐,上海交通大学医学院附属仁济医院上海200127,,段海龙,哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080,

关键词：机器人辅助;穿刺手术;主从控制;快速构建;运动相对位置变换链

基金：国家自然科学基金（U23A20391, 52775015）、山东省自然科学基金（ZR2023ME132）项目资助

主从控制是实现机器人辅助穿刺操作控制的关键方式之一。然而，由于穿刺辅助机器人感知和反馈方式的复杂性和差异性，手术机器人系统主从控制的快速构建存在很大的挑战。故提出一种面向穿刺手术机器人主从控制的快速构建方法，实现主从运动映射的快速构建和主从控制的快速实施。建立物体运动坐标系，并定义和构建物体运动映射坐标变换的相对位置变换链，实现对物体运动坐标变换的显性表达和运动映射的快速构建；进一步提出基于直观性映射模型的主从运动映射快速构建策略，针对多种感知反馈的从手对象，快速构建主从运动映射的相对位置变换链，实现主从控制多重坐标变换的运算，进而快速实现定制化和多样化的主从控制。进行实验研究，利用提出的主从控制快速构建方法分别对两种主手对象和两种从手对象的4种主从控制进行快速构建与实施。实验结果表明：主从控制映射的快速构建策略，可以实现对多种感知反馈主从运动映射的快速构建，得到了4种主从运动映射的相对位置变换链，每一种变换链表示一种独立的主从控制，以适应不同应用场景的需求；通过相对位置变换链的多重坐标变换的控制计算，实现了主从控制的快速实施，验证了所提的主从控制快速构建方法的可行性与实用性。

来源：2026年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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