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追踪目标物的控制方法和装置、电子设备及可读存储介质

文献发布时间:2023-06-19 18:46:07


追踪目标物的控制方法和装置、电子设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及医疗设备领域,特别涉及一种追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术

在持续对目标物进行作业(例如磁刺激)的过程中,需要作业单元持续对准目标物。如果作业单元和目标物并未对准或者误差较大,那么处理效率将显著降低。有时目标物会在一定范围内移动,这给对准带来了极大的挑战。

在实践中,可以将作业单元设置于可追踪或可移动的装置上,诸如设置于机械臂上,利用可追踪或可移动的装置来追踪目标物。为了确保作业过程中的安全性,在可追踪或可移动的装置的运动期间,停止作业;在可追踪或可移动的装置运动到最佳区间后,再重启作业。

然而,上述操作方式会导致作业频繁启停。一方面这会影响作业的频率、节奏或时长等,进而影响作业效率。另一方面,这还会增大配件损耗,降低设备寿命。

因此,在利用可追踪或可移动装置追踪目标物的过程中作业频繁启停是亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面,本发明的实施例提供了一种追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质,以解决利用可追踪或可移动装置追踪目标物的过程中作业频繁启停的问题。本发明的实施例至少部分地消除了不必要的作业频繁启停。

本发明的一个目的是提供了一种追踪目标物的控制方法。

本发明的另一目的是提供了一种追踪目标物的控制装置。

本发明的又一目的是提供了一种电子设备。

本发明的进一步的目的是提供了一种可读存储介质。

根据本发明的一个方面,提供了一种追踪目标物的控制方法,所述控制方法包括:

获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息,并基于第一空间信息和第二空间信息确定追踪装置与目标物之间的追踪参数;

确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系,其中所述追踪装置预设的追踪目标物的范围包括保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区;

根据所述追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系控制追踪装置的运动和确定是否对目标物进行作业。

在一些实施例中,在确定追踪参数处于保持区时,追踪装置静止,并且启动对目标物的作业或者继续对目标物的作业。

在一些实施例中,在确定追踪参数处于带业追踪区时,通过追踪装置的运动使得追踪参数处于保持区,在追踪装置运动期间对目标物的作业不停止。

在一些实施例中,在确定追踪参数处于停业追踪区时,对目标物的作业停止,通过追踪装置的运动使得追踪参数处于保持区并重新启动对目标物的作业。

在一些实施例中,在确定追踪参数处于异常终止区时,对目标物的作业停止,追踪装置的运动也停止。

在一些实施例中,在确定追踪参数处于保持区时,确定对目标物的作业是否停止,

如果对目标物的作业没有停止,则继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内;

如果对目标物的作业已停止,则确定作业停止时间并确定所述停止作业时间与时间阈值的关系,其中当所述作业停止时间大于时间阈值时,则启动作业并继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内;当所述作业停止时间小于等于时间阈值时,则继续保持停止作业,并继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内。

在一些实施例中,所述第一空间信息包括追踪装置的位置坐标,

所述第二空间信息包括目标物的位置坐标,

所述追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值,

在所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一阈值、第二阈值和第三阈值,第一阈值小于第二阈值,第二阈值小于第三阈值,

所述保持区为大于等于0且小于第一阈值的范围内,

所述带业追踪区为大于等于第一阈值且小于第二阈值的范围内,

所述停业追踪区为大于等于第二阈值且小于第三阈值的范围内,

所述异常终止区为大于等于第三阈值的范围。

在一些实施例中,所述第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,

所述第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,

所述追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值和空间夹角的绝对值,

在所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一距离子阈值、第一角度子阈值、第二距离子阈值、第二角度子阈值、第三距离子阈值和第三角度子阈值,第一距离子阈值小于第二距离子阈值,第一角度子阈值小于第二角度子阈值,第二距离子阈值小于第三距离子阈值,第二角度子阈值小于第三角度子阈值,

所述保持区为由大于等于0且小于第一距离子阈值和大于等于0且小于第一角度子阈值围成的区域,

所述带业追踪区为由大于等于第一距离子阈值且小于第二距离子阈值和大于等于第一角度子阈值且小于第二角度子阈值围成的区域,

所述停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值且小于第三距离子阈值和大于等于第二角度子阈值且小于第三角度子阈值围成的区域,

所述异常终止区为由大于等于第三距离子阈值或大于等于第三角度子阈值围成的区域。

在一些实施例中,所述第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,

所述第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,

所述追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值和空间夹角的绝对值,

在所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一距离子阈值、第二距离子阈值、第二角度子阈值、第三距离子阈值和第三角度子阈值,第一距离子阈值小于第二距离子阈值,第二距离子阈值小于第三距离子阈值,第二角度子阈值小于第三角度子阈值,

所述保持区为由大于等于0且小于第一距离子阈值和大于等于0且小于第二角度子阈值围成的区域,

所述带业追踪区为由大于等于第一距离子阈值且小于第二距离子阈值和大于等于0且小于第二角度子阈值围成的区域,

所述停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值且小于第三距离子阈值和大于等于第二角度子阈值且小于第三角度子阈值围成的区域,

所述异常终止区为由大于等于第三距离子阈值或大于等于第三角度子阈值围成的区域。

在一些实施例中,所述第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,

所述第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,

所述追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值和空间夹角的绝对值,

在所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一角度子阈值、第二距离子阈值、第二角度子阈值、第三距离子阈值和第三角度子阈值,第一角度子阈值小于第二角度子阈值,第二距离子阈值小于第三距离子阈值,第二角度子阈值小于第三角度子阈值,

所述保持区为由大于等于0且小于第二距离子阈值和大于等于0且小于第一角度子阈值围成的区域,

所述带业追踪区为由大于等于0且小于第二距离子阈值和大于等于第一角度子阈值且小于第二角度子阈值围成的区域,

所述停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值且小于第三距离子阈值和大于等于第二角度子阈值且小于第三角度子阈值围成的区域,

所述异常终止区为由大于等于第三距离子阈值或大于等于第三角度子阈值围成的区域。

在一些实施例中,通过视觉定位系统获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息。

根据本发明的另一方面,提供了一种追踪目标物的控制装置,所述控制装置包括:

追踪参数获得模块,配置成获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息,并基于第一空间信息和第二空间信息确定追踪装置与目标物之间的追踪参数;

与追踪参数获得模块通信连接的关系确定模块,配置成确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系,其中所述追踪装置预设的追踪目标物的范围包括保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区;

与关系确定模块通信连接的控制模块,配置成根据所述追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系控制追踪装置的运动和确定是否对目标物进行作业。

在一些实施例中,所述控制模块配置成:

在确定追踪参数处于保持区时,使得追踪装置静止,启动对目标物的作业或者继续对目标物的作业;

在确定追踪参数处于带业追踪区时,使得追踪装置运动并使得通过追踪装置运动后确定的追踪参数处于保持区,在追踪装置运动期间对目标物的作业不停止;

在确定追踪参数处于停业追踪区时,对目标物的作业停止,使得追踪装置运动并使通过追踪装置运动后确定的追踪参数处于保持区并重新启动对目标物的作业,

在确定追踪参数处于异常终止区时,对目标物的作业停止,使得追踪装置的运动停止。

在一些实施例中,所述控制模块还配置成,在确定追踪参数处于保持区时,确定对目标物的作业是否停止,

如果对目标物的作业没有停止,则生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的信号,并将所述信号传输至关系确定模块;

如果对目标物的作业已停止,则确定作业停止时间并确定所述停止作业时间与时间阈值的关系,当所述作业停止时间大于时间阈值时,则启动作业,生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的所述信号并将所述信号传输至关系确定模块;当所述作业停止时间小于等于时间阈值时,则继续保持停止作业,生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的所述信号,并将所述信号传输至关系确定模块。

根据本发明的又一方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:

存储器和处理器,所述存储器上存储有程序,其中,所述处理器在执行所述存储器上的程序时实施根据前述实施例任一实施例所述的控制方法。

根据本发明的又另一方面,提供了一种可读存储介质,所述可读存储介质中存储有计算机可读程序或指令,所述计算机可读程序或指令被处理器执行时实施根据前述实施例中任一实施例所述的控制方法。

根据本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质具有以下优点中的至少一个:

(1)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质允许在无人干预的情况下执行精准地持续作业;

(2)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质允许,在追踪参数在一范围内(带业追踪区)的情况下,作业在机械臂运动期间不停止,由此至少部分消除了不必要的作业停止,减少了作业频繁启停的发生;

(3)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够减少频繁启停所带来的作业效率降低的不利影响以及设备寿命降低的问题;

(4)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够考虑追踪装置与目标物的空间位置和姿态两个参数,从而有利于更加准确地追踪目标物;

(5)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够实时获得追踪装置和目标物的空间信息,以便实时控制追踪装置运动和作业的启停,不需要走完既定目标再转向新目标;

(6)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质增设了作业停止时间的判断,从而实现了延时启动作业的安全控制。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1示出了根据本发明的实施例的追踪目标物的控制方法;

图2示出了根据本发明的实施例的基于位置坐标进行追踪参数的判断;

图3示出了根据本发明的实施例的追踪装置预设的追踪目标物的范围;

图4示出了根据本发明的另一实施例的基于位置坐标和姿态进行追踪参数的判断;

图5示出了根据本发明的另一实施例的追踪装置预设的追踪目标物的范围;

图6示出了根据本发明的又一实施例的追踪装置预设的追踪目标物的范围;

图7示出了根据本发明的又另一实施例的追踪装置预设的追踪目标物的范围。

具体实施方式

下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。

在本发明的实施例中,提供了一种追踪目标物的控制方法。如图1所示,所述控制方法包括:

获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息,并基于第一空间信息和第二空间信息确定追踪装置与目标物之间的追踪参数;

确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系,其中所述追踪装置预设的追踪目标物的范围包括保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区;

根据所述追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系控制追踪装置的运动和确定是否对目标物进行作业。

本发明的实施例的控制方法在追踪装置预设的追踪目标物的范围中可以设置有保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区,确定获得的追踪参数位于哪个区,并基于此控制追踪装置的运动和确定是否对目标物进行作业。例如,本发明的控制方法允许当追踪参数在带业追踪区时,在继续对目标物作业的同时使得追踪装置运动,一定程度上消除了追踪装置运动时停止作业的必要性。

本发明的实施例的控制方法根据追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系控制追踪装置的运动和作业的启停,从而允许在无人干预的情况下执行持续精准的作业,减少了人工操作的必要性,提高了作业的自动化过程。

追踪装置可以是用于追踪目标物的可移动的装置。例如,追踪装置可以是机械臂、也可以是可移动的台车等。

作业单元用于对目标物进行作业。例如,作业单元包括手术刀、激光消融针、凿骨钻、活检穿刺针或刺激线圈等。在本发明的实施例中,作业单元设置于追踪装置上,通过追踪装置的运动,作业单元能够与目标物对准,从而实现精准作业。

目标物为待被作业的对象。例如,目标物包括受试者的身体部位,诸如头部、脚部等不同的身体部位。

本发明的实施例并不限制追踪装置、作业单元和目标物的具体示例。本领域技术人员可以根据需要确定适合的追踪装置、作业单元和目标物。

在一示例中,追踪装置是实体的追踪装置,目标物是实体的目标物。也就是,本发明的实施例的控制方法适用于控制实体的追踪装置和对实体的目标物的作业过程。

在另一示例中,追踪装置也可以是虚拟的追踪装置,目标物同理是虚拟的目标物。也就是,本发明的实施例的控制方法适用于在虚拟场景中控制虚拟的追踪装置和对虚拟的目标物的作业过程。

在本发明的实施例中,通过视觉定位系统获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息。例如,视觉定位系统包括红外定位系统、结构光式视觉定位系统、激光视觉定位系统、单目摄像机、双目摄像机等。本公开的实施例并不限制于此,只要能够获得追踪装置和目标物的空间信息即可。

在本发明的实施例中,本发明的控制方法会实时获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息。如此,在追踪过程中,当目标物的空间位置连续发生变化时,本发明的控制方法能够基于根据最新的目标物的第二空间信息及时调整追踪装置的运动路线,而不是当追踪装置沿既定路线走向既定目标物再转向新的目标物。也就是,本发明的控制方法具有更佳的实时性。

可替代地,本发明的控制方法会间隔一段时间获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息。如此,可以减少确定的次数。间隔的时间可以根据作业要求确定,例如1秒、2秒、5秒或更长的时间。

在本发明的实施例中,在确定追踪参数处于保持区时,追踪装置静止,并且启动对目标物的作业或者继续对目标物的作业。在追踪参数处于保持区时,追踪参数已经在最佳精度范围(最佳精度范围为满足精准作业要求的范围,其根据具体作业要求和追踪装置的运动精度确定)内,即追踪装置与目标物之间已经处于最佳状态,故无需调整追踪装置或使得追踪装置运动,启动作业或者继续对目标物进行作业即可。如此,本发明的控制方法减少了在追踪参数处于保持区时移动追踪装置的必要性,从而减少了追踪装置的频繁运动。

在本发明的实施例中,在确定追踪参数处于带业追踪区时,通过追踪装置的运动使得追踪参数处于保持区,在追踪装置运动期间对目标物的作业不停止。在追踪参数处于带业追踪区时,追踪参数已超出最佳精度范围,但依然在作业可接受的范围(作业可接受的范围根据具体作业要求和追踪装置的运动精度确定,例如,在超过最佳精度范围的30%或50%内)内,只需要对追踪装置进行微调,就可以使得追踪参数处于最佳精度范围。而且,这种微调操作不会影响作业的安全性。基于这种考虑,本发明的控制方法允许在追踪参数处于带业追踪区时,在作业不停止的情况下使得追踪装置运动,进而实现最终参数处于保持区。如此,本发明的实施例消除了在此情况下作业停止的必要性,同时实现了精准地持续作业以及作业的安全性。

在本发明的实施例中,在确定追踪参数处于停业追踪区时,对目标物的作业停止,通过追踪装置的运动使得追踪参数处于保持区并重新启动对目标物的作业。在追踪参数处于停业追踪区时,追踪参数超出了作业可接受的精度范围,但仍然在追踪装置可追踪的范围内(追踪装置可追踪的范围根据具体作业要求和追踪装置的运动精度确定,例如,在超出最佳精度范围的80%或100%以内的范围)。此时停止对目标物的作业,使得追踪装置运动直至进入最佳精度范围,然后重新启动对目标物的作业。这样,本发明的控制方法充分发挥了追踪装置的自动化优势,同时确保了作业的安全性。

在本发明的实施例中,在确定追踪参数处于异常终止区时,对目标物的作业停止,追踪装置的运动也停止。在追踪参数处于异常终止区时,追踪参数超出了作业可接受的精度范围,也超出了追踪装置可追踪的范围,为了确保作业的安全性,需要控制作业停止,并停止追踪装置的运动。

在一示例中,追踪参数处于异常终止区的因素包括:外力碰撞、目标物监测失效、目标物超出追踪装置可追踪范围、到达目标物时间超时、追踪装置自身故障等。在基于这些因素的情况下,如果继续作业,将严重影响到目标物的安全,故需要停止作业并停止追踪装置的运动。待上述因素消除后,再重新启动作业以及追踪装置的运动。

进一步地,为了避免作业频繁启停,本发明的控制方法设定延迟启动机制。具体来说,在确定追踪参数处于保持区时,本发明的控制方法会确定对目标物的作业是否停止。

如果对目标物的作业没有停止,则继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内。

本发明的控制方法根据确定的结果来进行相应的操作。例如,当追踪参数处于保持区时,追踪装置停止,启动对目标物的作业或者继续对目标物的作业;当追踪参数处于带业追踪区时,追踪装置运动到追踪参数处于保持区,在追踪装置运动期间作业不停止等等。具体的操作过程可参见上述实施例。

在一示例中,间隔的周期可以设定为1秒、2秒或更长的时间。具体的间隔周期可以根据作业要求来确定。

如果对目标物的作业已停止,则确定作业停止时间并确定所述停止作业时间与时间阈值的关系。时间阈值可以根据具体的作业要求来确定,本发明的实施例并不限制具体的数值。例如,对于磁刺激的作业,时间阈值可以设置为10秒、15秒或更长的时间。

当所述作业停止时间大于时间阈值时,则启动作业并继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内;当所述作业停止时间小于等于时间阈值时,则继续保持停止作业,并继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系以实时或间隔地确定追踪参数处于所述追踪装置预设的追踪目标物的范围中的哪个区内。如此,本发明的控制方法实现了延迟启动,从而避免了作业的频繁启停,具体地,只有在停止时间达到时间阈值后才会启动作业。

在本发明的实施例中,可以通过弹窗、警告、状态栏、信息流等多种方式展现或提示追踪装置和目标物的空间信息、追踪装置的状态和动作、作业启停、以及异常情况。如此,可以方便操作者了解相关信息,进而便于作业的高效进行。

在一示例中,第一空间信息包括追踪装置的位置坐标,第二空间信息包括目标物的位置坐标,所述追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值L。也就是,如图2所示,本发明的实施例基于位置坐标这一个参数来进行追踪参数的判断,并基于这一个参数来进行追踪装置运动和作业启停的控制。

需要说明的是,追踪装置的位置坐标可以为追踪装置上的作业单元上的一个点的位置坐标。所述的一个点可以称为作业焦点。该作业焦点可以根据需要进行选择。例如可以选择作业单元的前端面的中心点、作业单元的顶端的中心点、或者作业单元的底端的中心点等。再例如,在进行磁刺激的作业过程中,可以选择作业单元(例如,磁刺激线圈)产生的磁场中的一个最强点作为作业焦点。同理,目标物的位置坐标可以为目标物上的一个点的位置坐标。所述的一个点可以称为目标点。该目标点可以根据需要进行选择。例如可以选择目标物的质心、目标物的顶端的中心点、或者目标物的底端的中心点等。再例如,可以选择受试者身体部位上的一个点作为目标点,诸如可以选择头部上的一个点作为目标点。

相应地,在追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一阈值A1、第二阈值A2和第三阈值A3,第一阈值A1小于第二阈值A2,第二阈值A2小于第三阈值A3。如图3所示,保持区为大于等于0且小于第一阈值A1的范围内,带业追踪区为大于等于第一阈值A1且小于第二阈值A2的范围内,停业追踪区为大于等于第二阈值A2且小于第三阈值A3的范围内,异常终止区为大于等于第三阈值A3的范围。

本发明的第一阈值A1、第二阈值A2和第三阈值A3可以根据具体的作业要求和追踪装置的运动精度确定。具体地,第一阈值A1根据作业的最佳精度范围确定。第二阈值A2根据作业可接受的范围确定。第三阈值A3根据追踪装置可追踪的范围确定。

例如,在进行磁刺激的作业时,最佳精度范围为5mm以内,则第一阈值A1为5mm;作业可接受的范围为7.5mm以内,则第二阈值A2为7.5mm;追踪装置可追踪的范围为10mm以内,则第三阈值A3为10mm。

替代地,在进行磁刺激的作业时,最佳精度范围为5mm以内,则第一阈值A1为4mm;作业可接受的范围为7.5mm以内,则第二阈值A2为7mm;追踪装置可追踪的范围为10mm以内,则第三阈值A3为9mm。

然而,本领域技术人员清楚的是,本发明的实施例并不对这些阈值进行具体限定,可以根据不用的应用场景来确定。

在另一示例中,第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值L和空间夹角的绝对值α。追踪装置的姿态表示当前作业方向。目标物的姿态表示目标作业方向,即目标物接受作业的最佳输入方向。当当前作业方向和目标作业方向在一个平面时,空间夹角的绝对值α为当前作业方向和目标作业方向的夹角的绝对值。当当前作业方向和目标作业方向不在一个平面时,将当前作业方向平移到目标作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α;或者将目标作业方向平移到当前作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α。如图4所示,本发明的当前实施例基于位置坐标和姿态这两个参数进行追踪参数的判断,并基于这两个参数进行追踪装置运动和作业启停的控制。相比于位置坐标这一个维度,从两个维度能够更加精准地控制作业的进行。

还需要说明的是,追踪装置的姿态可以为追踪装置上的作业单元上的一个点的姿态。所述的一个点可以称为作业焦点。该作业焦点可以根据需要进行选择。例如可以选择作业单元的前端面的中心点、作业单元的顶端的中心点、或者作业单元的底端的中心点等。再例如,在进行磁刺激的作业过程中,可以选择作业单元(例如,磁刺激线圈)产生的磁场中的一个最强点作为作业焦点。在一个示例中,可以选择作业单元的前端面的中心点,并获得该中心点的姿态。同理,目标物的姿态可以为目标物上的一个点的姿态,所述的一个点可以称为目标点。该目标点可以根据需要进行选择。例如可以选择目标物的质心、目标物的顶端的中心点、或者目标物的底端的中心点等。再例如,可以选择受试者身体部位上的一个点作为目标点,诸如可以选择头部上的一个点作为目标点。

相应地,在追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一距离子阈值B1、第一角度子阈值C1、第二距离子阈值B2、第二角度子阈值C2、第三距离子阈值B3和第三角度子阈值C3,第一距离子阈值B1小于第二距离子阈值B2,第一角度子阈值C1小于第二角度子阈值C2,第二距离子阈值B2小于第三距离子阈值B3,第二角度子阈值C2小于第三角度子阈值C3。如图5示,保持区为由大于等于0且小于第一距离子阈值B1和大于等于0且小于第一角度子阈值C1围成的区域,带业追踪区为由大于等于第一距离子阈值B1且小于第二距离子阈值B2和大于等于第一角度子阈值C1且小于第二角度子阈值C2围成的区域,停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值B2且小于第三距离子阈值B3和大于等于第二角度子阈值C2且小于第三角度子阈值C3围成的区域,异常终止区为由大于等于第三距离子阈值B3或大于等于第三角度子阈值C3围成的区域。

本发明的第一距离子阈值B1、第一角度子阈值C1、第二距离子阈值B2、第二角度子阈值C2、第三距离子阈值B3和第三角度子阈值C3可以根据具体的作业要求和追踪装置的运动精度确定。具体地,第一距离子阈值B1和第一角度子阈值C1根据作业的最佳精度范围确定。第二距离子阈值B2和第二角度子阈值C2根据作业可接受的范围确定。第三距离子阈值B3和第三角度子阈值C3根据追踪装置可追踪的范围确定。

例如,在进行磁刺激的作业时,最佳精度范围为距离在5mm以内并且夹角在5°以内,则第一距离子阈值B1为5mm,第一角度子阈值C1为5°;作业可接受的范围为距离在7.5mm以内并且夹角在7.5°以内,则第二距离子阈值B2为7.5mm,第二角度子阈值C2为7.5°;追踪装置可追踪的范围为距离在10mm以内并且夹角在10°以内,则第三距离子阈值B3为10mm,第三角度子阈值C3为10°。

替代地,在进行磁刺激的作业时,最佳精度范围为距离在5mm以内并且夹角在5°以内,则第一距离子阈值B1为4mm,第一角度子阈值C1为4°;作业可接受的范围为距离在7.5mm以内并且夹角在7.5°以内,则第二距离子阈值B2为7mm,第二角度子阈值C2为7°;追踪装置可追踪的范围为距离在10mm以内并且夹角在10°以内,则第三距离子阈值B3为9mm,第三角度子阈值C3为9°。

然而,本领域技术人员清楚的是,本发明的实施例并不对这些阈值进行具体限定,可以根据不用的应用场景来确定。

在又一示例中,第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值L和空间夹角的绝对值α。追踪装置的姿态表示当前作业方向。目标物的姿态表示目标作业方向,即目标物接受作业的最佳输入方向。当当前作业方向和目标作业方向在一个平面时,空间夹角的绝对值α为当前作业方向和目标作业方向的夹角的绝对值。当当前作业方向和目标作业方向不在一个平面时,将当前作业方向平移到目标作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α;或者将目标作业方向平移到当前作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α。在追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一距离子阈值B1、第二距离子阈值B2、第二角度子阈值C2、第三距离子阈值B3和第三角度子阈值C3,第一距离子阈值B1小于第二距离子阈值B2,第二距离子阈值B2小于第三距离子阈值B3,第二角度子阈值C2小于第三角度子阈值C3。如图6所示,保持区为由大于等于0且小于第一距离子阈值B1和大于等于0且小于第二角度子阈值C2围成的区域,带业追踪区为由大于等于第一距离子阈值B1且小于第二距离子阈值B2和大于等于0且小于第二角度子阈值C2围成的区域,停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值B2且小于第三距离子阈值B3和大于等于第二角度子阈值C2且小于第三角度子阈值C3围成的区域,异常终止区为由大于等于第三距离子阈值B3或大于等于第三角度子阈值C3围成的区域。

图6的示例考虑了位置和夹角这两个维度,但是在确定保持区和带业追踪区时,并没有针对每个区单独设定角度子阈值,而是二者都基于相同的角度子阈值(即,第二角度子阈值C2)进行确定。这特别适合于对夹角精度要求不高的作业,以尽可能地减少追踪装置的运动。

图6的示例中的阈值的确定与图5的示例中的阈值的确定相同,在此不再进行赘述。

在又另一示例中,第一空间信息包括追踪装置的位置坐标和姿态,第二空间信息包括目标物的位置坐标和姿态,追踪装置与目标物之间的追踪参数包括追踪装置与目标物之间的相对距离的绝对值L和空间夹角的绝对值α。追踪装置的姿态表示当前作业方向。目标物的姿态表示目标作业方向,即目标物接受作业的最佳输入方向。当当前作业方向和目标作业方向在一个平面时,空间夹角的绝对值α为当前作业方向和目标作业方向的夹角的绝对值。当当前作业方向和目标作业方向不在一个平面时,将当前作业方向平移到目标作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α;或者将目标作业方向平移到当前作业方向所在的平面,由此构成的夹角的绝对值为空间夹角的绝对值α。在追踪装置预设的追踪目标物的范围中设置第一角度子阈值C1、第二距离子阈值B2、第二角度子阈值C2、第三距离子阈值B3和第三角度子阈值C3,第一角度子阈值C1小于第二角度子阈值C2,第二距离子阈值B2小于第三距离子阈值B3,第二角度子阈值C2小于第三角度子阈值C3。如图7所示,保持区为由大于等于0且小于第二距离子阈值B2和大于等于0且小于第一角度子阈值C1围成的区域,带业追踪区为由大于等于0且小于第二距离子阈值B2和大于等于第一角度子阈值C1且小于第二角度子阈值C2围成的区域,停业追踪区为由大于等于第二距离子阈值B2且小于第三距离子阈值B3和大于等于第二角度子阈值C2且小于第三角度子阈值C3围成的区域,异常终止区为由大于等于第三距离子阈值B3或大于等于第三角度子阈值C3围成的区域。

图7的示例考虑了位置和夹角这两个维度,但是在确定保持区和带业追踪区时,并没有针对每个区单独设定距离子阈值,而是二者都基于相同的距离子阈值(即,第二距离子阈值B2)进行确定。这特别适合于对距离精度要求不高的作业,以尽可能地减少追踪装置的运动。

图7的示例中的阈值的确定与图5的示例中的阈值的确定相同,在此不再进行赘述。

在本发明的实施例的控制方法中,追踪目标物的过程与对目标物的作业是联动的。一方面,追踪过程的开始可以基于人为指令、预置计划等触发;追踪过程的终止可以基于如下因素终止:作业完成、作业终止和异常终止等。另一方面,追踪过程又反过来影响作业的启停:当追踪参数处于保持区或带业追踪区时,则启动对目标物的作业;当追踪参数脱离保持区和带业追踪区时,则停止对目标物的作业;当追踪参数处于异常终止区(即,追踪过程异常停止)时,则停止对目标物的作业。

在本发明的实施例中,提供了一种追踪目标物的控制装置。所述控制装置包括追踪参数获得模块、关系确定模块和控制模块。所述控制装置能够实施前述实施例中任一实施例所述的控制方法。

追踪参数获得模块配置成获得追踪装置的第一空间信息和目标物的第二空间信息,并基于第一空间信息和第二空间信息确定追踪装置与目标物之间的追踪参数。

关系确定模块与追踪参数获得模块通信连接。关系确定模块配置成确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系。在一示例中,追踪装置预设的追踪目标物的范围包括保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区。关于保持区、带业追踪区、停业追踪区和异常终止区的具体描述,请参见前述实施例,在此不再进行赘述。

控制模块与关系确定模块通信连接。控制模块配置成根据追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系控制追踪装置的运动和确定是否对目标物进行作业。

进一步地,所述控制模块配置成:在确定追踪参数处于保持区时,使得追踪装置静止,启动对目标物的作业或者继续对目标物的作业;在确定追踪参数处于带业追踪区时,使得追踪装置运动并使得通过追踪装置运动后确定的追踪参数处于保持区,在追踪装置运动期间对目标物的作业不停止;在确定追踪参数处于停业追踪区时,使得对目标物的作业停止,使得追踪装置运动并使得通过追踪装置运动后确定的追踪参数处于保持区并重新启动对目标物的作业,在确定追踪参数处于异常终止区时,使得对目标物的作业停止,使得追踪装置的运动停止。本发明的控制装置利用控制模块,针对追踪参数处于不同的追踪目标物的范围中时对追踪装置的运动和对目标物的作业的启停进行控制,在确保了安全的同时,一定程度上减少了作业的频繁启停。

在一示例中,所述控制模块还配置成,在确定追踪参数处于保持区时,确定对目标物的作业是否停止。

如果对目标物的作业没有停止,则生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的信号,并将所述信号传输至关系确定模块。关系确定模块根据所接收的所述信号进行追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的确定。

如果对目标物的作业已停止,则确定作业停止时间并确定所述停止作业时间与时间阈值的关系。当所述作业停止时间大于时间阈值时,则启动作业,生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的所述信号并将所述信号传输至关系确定模块。关系确定模块根据所接收的所述信号进行追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的确定。当所述作业停止时间小于等于时间阈值时,则继续保持停止作业,生成继续执行确定追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的所述信号,并将所述信号传输至关系确定模块。关系确定模块根据所接收的所述信号进行追踪参数与追踪装置预设的追踪目标物的范围两者之间的关系的确定。

如此,本发明的控制装置通过确定作业停止时间是否超过时间阈值再确定是否重新启动作业。也就是,当作业停止时间较短,还未超过时间阈值时,不会重新启动作业;而是当作业停止时间超过时间阈值后再重新启动作业。所以本发明的控制装置提供了一种延迟启动作业的机制,进而一定程度上减少了作业的频繁启停。

在本发明的实施例中,提供了一种可读存储介质。所述可读存储介质上存储程序或指令,所述程序或指令被处理器执行时实施上述实施例中任一实施例所述的追踪目标物的控制方法。

本发明的实施例的“可读存储介质”是指参与向处理器提供程序或指令以供执行的任何介质。所述介质可以采用多种形式,包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘或磁盘,诸如存储设备。易失性介质包括动态存储器,诸如主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤,包括包含总线的导线。传输介质还可以采用声波或光波的形式,诸如在射频(RF)和红外(I R)数据通信期间生成的声波或光波。可读存储介质的常见形式包括例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何具有孔图案的其他物理介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒、如下所述的载波、或计算机可从其中进行读取的任何其他介质。

在本发明的实施例中,还提供了一种电子设备。所述电子设备(未示出)包括处理器(未示出)和存储器(未示出)。存储器上存储有程序,该程序被处理器执行时,可以实施上述任一示例的追踪目标物的控制方法。

在一个示例中,处理器可以为微处理器,例如图形处理器(GPU)、中央处理器(CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)等通用处理器。在一个示例中,处理器还可以为通过硬件电路实现的微处理器核,例如通过可重新配置逻辑在硬件逻辑组件中实现的微处理器核,所述硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)、程序专用集成电路(ASIC)、程序专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)以及等。

在一个示例中,处理器还可以是虚拟处理器,该虚拟处理器可以为带有英特尔x86处理器特性的虚拟处理器,还可以可为具有PowerPC处理器的特性的虚拟处理器。优选地,处理器为图形处理器。在一个示例中,所述处理器可以为单核处理器,也可以为多核处理器。

在一个示例中,存储器包括易失性存储器(即随机存取存储器)和非易失性存储器。易失性存储器包括主存储器、高速缓存(Cache)等,非易失性存储器包括辅助存储器等。在一个示例中,存储器可以设置为远程存储器,远程存储器可以通过网络(有线网络或无线网络)连接至处理器。所述网络包括但不限于广域网、局域网、城域网、个域网、互联网、卫星通信网及其任意组合。

在一个示例中,处理器执行基于存储器中获取的程序创建对应的任务线程,并执行线程。在一个示例中,处理器基于内存中的读取指令从外存中获取程序以创建对应的任务线程并执行线程。上述程序用于实现追踪目标物的控制方法。

尽管此处所述的主题是在结合操作系统和应用程序在计算机系统上的执行而执行的一般上下文中提供的,但本领域技术人员可以认识到,还可结合其他类型的程序模块来实现。一般而言,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、组件、数据结构和其他类型的结构。本领域技术人员可以明白,结合本文中任何一个示例所描述的方法步骤,均能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。以硬件或者软件方式来执行主要取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能,但是这种实现不应当认为超出了本申请的范围。

当方法步骤以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读存储介质中。因此,本发明的技术方案本质上或者说对原有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个示例所述方法的全部或部分步骤。

根据本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质具有以下优点中的至少一个:

(1)本发明的追踪目物标的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质允许在无人干预的情况下执行精准地持续作业;

(2)本发明的追踪目物标的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质允许,在追踪参数在一范围内(带业追踪区)的情况下,作业在机械臂运动期间不停止,由此至少部分消除了不必要的作业停止,减少了作业频繁启停的发生;

(3)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够减少频繁启停所带来的作业效率降低的不利影响以及设备寿命降低的问题;

(4)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够考虑追踪装置与目标物的空间位置和姿态两个参数,从而有利于更加准确地追踪目标物;

(5)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质能够实时获得追踪装置和目标物的空间信息,以便实时控制追踪装置运动和作业的启停,不需要走完既定目标再转向新目标;

(6)本发明的追踪目标物的控制方法、追踪目标物的控制装置、电子设备和可读存储介质增设了作业停止时间的判断,从而实现了延时启动作业的安全控制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明,本领域普通技术人员将理解,在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下,可对这些实施例做出改变,本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

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