(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211043724.5 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 海南医学院 地址 571199 海南省海口市龙华区学院路3 号 (72)发明人 唐银清　詹何庆　 (74)专利代理 机构 北京汇众通达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11622 专利代理师 李丹 (51)Int.Cl. A61B 34/37(2016.01) B25J 9/16(2006.01) H04J 3/06(2006.01) H04L 67/12(2022.01) H04Q 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种远程手术机 器人网络控制器系统 (57)摘要 本发明公开了一种远程手术机器人网络控 制器系统， 包括远程手术机器人系统的内模控制 器和主通道控制器， 将V规范解耦环节与远程手 术机器人系统的内模控制器结合， 本发明中与远 程手术采用的通信协议无关， 无论是采用 “专网” 还是互联网(Internet)进行远程手术， 该 发明提 出的方法均能实现系统解耦和网络时延的补偿 控制， 降低时延对远程手术的影响， 以远程手术 机器人网络控制系统中真实网络传输的时延， 代 替网络时延补偿模型， 网络时延仅仅表现为时间 上的滞后， 而不会影响系统的稳定性， 实现时延 的实时动态补偿， 在实现系统信号解耦的同时从 结构上实现对网络时延 的分段、 实时、 在线和动 态的预估补偿与控制， 无需额外添加硬件。 权利要求书4页 说明书11页 附图2页 CN 115300109 A 2022.11.08 CN 115300109 A 1.一种远程手术机器人网络控制器系统， 包括远程手术机器人系统的内模控制器和主 通道控制器， 其特征在于： 将V规范解耦环节与远程手术机器人系统的内模控制器结合， 形 成基于V规范型的新型内模控制器， 基于V规范型的新型内模控制器包括两个回路， 分别为 回路1和回路2， 两个回路间的传递 函数进行分析如下： 回路1和回路2的输出响应为： 将式(13)和式(14)代入(15)可 得到回路1与回路2的输出响应传递 函数： 其中， ΔG11(s)＝G11(s)‑Gm11(s)； ΔG12(s)＝G12(s)‑Gm12(s)； ΔG21(s)＝G21(s)‑Gm21(s)； ΔG22(s)＝G22(s)‑Gm22(s)， 当机器人机械手对象的模型矩阵等于真实机器人机械手对象时， 即ΔG11(s)＝0； ΔG12 (s)＝0； ΔG21(s)＝0； ΔG22(s)＝0时， 即可 得：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115300109 A 2标称情况下， 化简(18)和(19)， 得到系统分母如(20)所示： 回路1输出响应表达式如(2 2)所示： 因为机器人机械手对象矩阵模型Gm(s)为非奇异矩阵， 即Gm11(s)Gm22(s)‑Gm21(s)Gm12(s) ≠0， 再将式(21)进一 步化简可得到此时 回路1输出为： 同理， 回路2的输出响应表达式如式(23)所示： 同回路1分析， 因为机器人机械手对象矩阵模型Gm(s)为非奇异矩阵， 即Gm11(s)Gm22(s)‑ Gm21(s)Gm12(s)≠0， 再将(23)进一 步化简可得到回路2输出为： 2.根据权利要求1所述的一种远程手术机器人网络控制器系统， 其特征在于： 根据式 (22)和式(24)所示， 当标称情况下， 即当手术机器人机械手对象模型矩阵等于真实手术机 器人机械手对象时， 两个回路之间首先是实现了相互间的完全解耦， 即 回路1的输出Y1仅受 到本回路1输入R1的影响； 回路2的输出Y2仅受到本回路2输入R2的影响,其次， 回路1与回路2 之间的输出已经转化为开环控制系统， 回路1中的反馈回路时延 已经从闭环传递函数方 程中全部移除， 输出响应仅表现在水平方向上平移 时刻； 同理， 回路2中的反馈回路时延 已经从闭环传递 函数方程中全部移除， 输出响应仅表现在水平方向上平 移 时刻。 3.根据权利要求1所述的一种远程手术机器人网络控制器系统， 其特征在于： 所述基于 V规范型的新型内模控制结构中， 手术机器人控制系统主手端控制器的V规范型解耦环节 为 W(s)与K(s)， 并将， 将其等价变换为C(s)， 从手端机器人机械手对象矩阵为G(s)， 从手端机权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115300109 A 3