摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备与流程

本发明涉及一般的控制或调节系统，特别涉及一种摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、微创医疗器械一般分为两种：一种为纯机械传动，通过机械传动，将简易的动作指令传递给末端的执行器械，功能较为单一；另一种是电控的，输入设备发信号给控制系统，控制系统通过电机驱动传动机构带动末端的执行器械动作，形成真正意义上的手术机器人，可以执行复杂动作。对于手术机器人，在执行手术动作时，输入设备发送信号给控制器，控制器发出控制指令给电机，电机经传动机构带动末端器械，末端器械执行动作。

3、整个过程需要精确度极高的运动控制，通常器械端要求毫米级控制，某些特殊领域的手术机器人，甚至需要微米级控制，想要实现精确的器械控制，需要有精确的信号输入设备，为了提高医务人员的操作舒适度，提出了拟手化的手术操作结构，而摇杆传感器(又称3d摇杆电位器)配合机械结构设计可以利用手腕部的力量，因此应用越来越广泛。

4、摇杆传感器一般是给定电源和地后，输出两路模拟电压，表示摇杆在xy轴的位置，通过三角函数进一步可以计算出摇杆的角度。理想状态的摇杆输出有两个标准：一是向各个方向移动，比如上下左右移动，输出的极值是相同的；二是在某一个方向上移动摇杆，其输出信号与角度是成线性的。一般要求摇杆在各个方向的移动极值是相同的，在设计时默认以摇杆中心点为原点且朝各个方向能移动的物理角度是一致的，通过相同的移动极值可以明确输入数据的范围。

5、但是发明人发现，由于工艺水平不同，加上外接机械的误差，使得实际各个方向的最大移动距离是不一样的，即摇杆在各个方向的极值不同，进而影响了摇杆的控制精度。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备，实现了摇杆运动极值的标定，得到了标定后的摇杆当前偏移角度，进而实现了更精准的摇杆控制。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种摇杆传感器标定方法。

4、一种摇杆传感器标定方法，包括以下过程：

5、以摇杆初始的中心点为原心，以摇杆的承载平面构建xy平面坐标系，将摇杆在xy平面坐标系上的圆周运动范围相对x轴分成n个旋转角度，获取每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值，其中，n为正整数；

6、当每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值均相同时，不进行标定；否则，根据摇杆当前所处旋转角度下的最大偏移量检测值、摇杆顶点在xy平面坐标系的投影坐标以及摇杆假定的最大偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度。

7、作为可选的一种实现方式，根据任一旋转角度对应的最大值偏移量检测值与摇杆当前所处旋转角度对应的最大值偏移量检测值的比值，得到摇杆当前所述旋转角度对应的标定系数，根据标定系数结合标定前的摇杆当前偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度。

8、作为可选的一种实现方式，标定后的摇杆当前偏移角度为：其中，θ为摇杆假定的最大偏移角度，angle[α]为旋转角度α下的最大偏移量检测值，x为摇杆顶点在xy平面坐标系的投影x轴坐标，y为摇杆顶点在xy平面坐标系的投影y轴坐标。

9、作为可选的一种实现方式，获取每个角度对应的最大值偏移量检测值，包括：

10、摇杆移动到各方向的极限位置，在极限位置转动多圈，每个旋转角度以各圈检测值的均值为最终的最大值偏移量检测值。

11、作为可选的一种实现方式，摇杆假定的最大偏移角度θ的范围为0°＜θ＜90°。

12、作为可选的一种实现方式，n为360，相邻角度之间差1°。

13、本发明第二方面提供了一种摇杆传感器标定系统。

14、一种摇杆传感器标定系统，包括：

15、最大值偏移量检测值获取模块，被配置为：以摇杆初始的中心点为原心，以摇杆的承载平面构建xy平面坐标系，将摇杆在xy平面坐标系上的圆周运动范围相对x轴分成n个旋转角度，获取每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值，其中，n为正整数；

16、摇杆当前偏移角度标定值获取模块，被配置为：当每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值均相同时，不进行标定；否则，根据摇杆当前所处旋转角度下的最大偏移量检测值、摇杆顶点在xy平面坐标系的投影坐标以及摇杆假定的最大偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度。

17、作为可选的一种实现方式，标定后的摇杆当前偏移角度为：其中，θ为摇杆假定的最大偏移角度，angle[α]为旋转角度α下的最大偏移量检测值，x为摇杆顶点在xy平面坐标系的投影x轴坐标，y为摇杆顶点在xy平面坐标系的投影y轴坐标。

18、本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的摇杆传感器标定方法中的步骤。

19、本发明第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的摇杆传感器标定方法中的步骤。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、本发明所述的摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备，根据摇杆当前所处旋转角度下的最大偏移量检测值、摇杆顶点在xy平面坐标系的投影坐标以及摇杆假定的最大偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度，实现了更精准的摇杆控制。

22、2、本发明所述的摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备，根据任一旋转角度对应的最大值偏移量检测值与摇杆当前所处旋转角度对应的最大值偏移量检测值的比值，得到摇杆当前所述旋转角度对应的标定系数，根据标定系数(中间变量)结合标定前的摇杆当前偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度，标定策略简单高效。

技术特征：

1.一种摇杆传感器标定方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的摇杆传感器标定方法，其特征在于：

3.如权利要求1或2所述的摇杆传感器标定方法，其特征在于：

4.如权利要求1所述的摇杆传感器标定方法，其特征在于：

5.如权利要求1所述的摇杆传感器标定方法，其特征在于：

6.如权利要求1所述的摇杆传感器标定方法，其特征在于：

7.一种摇杆传感器标定系统，其特征在于：

8.如权利要求7所述的摇杆传感器标定系统，其特征在于：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的摇杆传感器标定方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的摇杆传感器标定方法中的步骤。

技术总结
本发明提供了一种摇杆传感器标定方法、系统、介质及电子设备，属于一般的控制或调节系统技术领域。以摇杆初始的中心点为原心，以摇杆的承载平面构建XY平面坐标系，将摇杆在XY平面坐标系上的圆周运动范围相对X轴分成N个旋转角度，获取每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值，其中，N为正整数；当每个旋转角度对应的最大值偏移量检测值均相同时，不进行标定；否则，根据摇杆当前所处旋转角度下的最大偏移量检测值、摇杆顶点在XY平面坐标系的投影坐标以及摇杆假定的最大偏移角度，得到标定后的摇杆当前偏移角度；本发明实现了摇杆运动极值的标定，得到了标定后的摇杆当前偏移角度，进而实现了更精准的摇杆控制。

技术研发人员：王迎智,董先公,周毅
受保护的技术使用者：极限人工智能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13