CN103340640A - 一种实现c臂***随动运动的控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现C臂***随动运动的控制装置，包括主动驱动元件、辅助控制手柄、红外开关和力传感器。所述C臂***的各个关节都安装有主动驱动元件，所述辅助控制手柄通过所述力传感器与所述C臂***连接，所述辅助控制手柄上设置有红外开关，在开启状态下，所述力传感器获取操作意图并将指令传达给各个关节的主动驱动元件，由所述主动驱动元件带动所述C臂***各个关节实现运动。本发明使操作者只需施加很小的力，即可灵活自然地根据操作者的意愿来操作C臂精准的完成期望运动和定位，从而实现直观、轻便、精确和高效的操作。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，尤其是一种实现C臂***随动运动的控制装置及控制方法。
背景技术
C臂X光机主要用于术中X线成像，是血管介入、脊柱手术等临床治疗中的重要工具，可在手术过程中随时观察手术器械的位置，并将手术器械的位置在患者术前或术中的影像上实时更新显示，在临床上具有非常重要的应用价值。C臂功能的实现离不开运动和定位，在许多情况下，C臂连接到能移动臂的一端。在这样的情况下，C臂通常可以上升和下降、从一侧移动到另一侧，或者绕着旋转的一个或多个轴线旋转。因此，这样的C臂可以移动并且重新定位以从不同的位置和角度拍摄X射线图像，而不需要患者移动。目前在C臂上主要采取的操作方式包括主动和被动两种方式，主动操作难以实现准确定位，被动操作其操作程序繁琐且费力。
Ziehm Vision RFD、OrthoScan Mini C-arm都是被动式C臂，需要操作者自行将运动分解到各关节，根据C臂要移动到的目标位置，来相应调整C臂各关节运动，由于C臂是完全被动式的，所以就要完全依靠操作者的体力来操作，同时需要相对较大的力量推动，这就消耗了医生及医生助手的体力，增加了他们的疲劳度，降低了C臂的操控性，进一步会影响到手术的精度问题、安全问题、效率问题。
申请号为CN200820238187.9的中国专利申请提出一种C臂在轨道内既可电动也可手动的医用X线机，其通过手动离合器的使用达到电动与手动之间的切换，但是电动范围仅仅局限于C臂在轨道内的旋转，且手动操作仍然完全通过手动完成。
SIEMENS的Artis Zeego是一个完全主动式C臂，不能手动操作，该C臂有六个关节，各关节都安装有伺服电机，通过手术床上的按钮和遥控手柄控制C臂上各关节电机的运动使C臂自行到达目标位置。这种C臂提高了运动灵活性，节省了操作者体力。但是这种通过独立按钮和手柄操作的方式控制十分不便，需要多步反复操作才能使C臂到达期望定位，且操作部位与C臂完全分离，难以实现精确的定位意图。
专利号为CN200410103291.3的中国专利公开的X线装置提供一种带有可用电动机调整的C形件，其通过操纵装置、安全开关以及模式识别组件的共同作用，为C型件的滑动提供助力，利用安全开关的闭合以及对操作装置进行操作的时间长短，将操作信号划分成两个信号组对C形件的移动进行操作，并且避免了意外操作的可能性。但是，但该X线装置只针对单轴运动，仅仅局限于C形件的滑动，对于其他关节则无法进行控制；且操纵装置与开关分离，导致操作程序繁琐，操作装置安装在C形件上导致的大行程运转不利于医生方便操作。
发明内容
为解决现有技术的上述问题，本发明提供一种实现C臂***随动运动的控制装置，其包括主动驱动元件、辅助控制手柄、红外开关和力传感器。所述C臂***的各个关节都安装有主动驱动元件，所述辅助控制手柄通过所述力传感器与所述C臂***连接，所述辅助控制手柄上设置有红外开关，在开启状态下，所述力传感器获取操作意图并将指令传达给各个关节的主动驱动元件，由所述主动驱动元件带动所述C臂***各个关节实现运动。
优选的，所述C臂***结构由四部分组成，包括：X线***、C臂（1）、支臂（2）、移动机架（3）和提升机架（5），所述X线***包括X线光源（9）以及影像探测设备（6）分别固定于C臂（1）的两端，所述C臂***的几何中心与成像中心点（7）重合，C臂（1）与支臂（2）组成旋转滑动副，支臂（2）内安装有可驱动C臂（1）在槽内进行滑动的主动驱动元件，支臂（2）与移动机架（3）之间组成一个转动副，支臂（2）和C臂（1）可围绕移动机架（3）的末端进行旋转，支臂（2）底部开有移动槽，可与支撑杆（4）组成一个移动副以及摆动副，支撑杆（4）在提升主动驱动元件的作用下可进行升降运动。
优选的，所述辅助控制手柄采用中空式，通过所述力传感器与支臂（1）相连，位于所述支臂（1）靠近C臂（2）的一端，操作过程中随所述支臂（1）产生随动。
优选的，所述力传感器为六维力传感器，其感应端与所述辅助控制手柄末端采用外螺纹连接的方式安装固连。
优选的，所述红外开关为对射式红外光电开关，有发射、接收两个端，分别安装在所述辅助控制手柄中空槽的两侧内壁上，当红外线经由发射端通过中空槽到达接收端时，所述接收端接收所述发射端释放的红外线，所述红外开关处于接通状态，实现所述力传感器的屏蔽；当所述红外开关接通线路因操作时手进入所述辅助控制手柄中空槽而受阻时，高电平信号输出并经由软件程序处理，所述力传感器感受所述辅助控制手柄施加的力信号并最终控制所述主动驱动元件的运转。
优选的，所述辅助控制手柄外侧设置两个不同颜色的显示灯，显示所述红外开关是否处于接通状态。
本发明另外提供一种实现C臂***随动运动的控制方法，包括以下步骤：（1）控制状态检测：检测辅助控制手柄的红外开关状态，当所述辅助控制手柄没有被握住时，所述红外开关信号为0，随动运动功能关闭，***不响应力传感器信号，C臂***保持静止，当所述辅助控制手柄被握住时，所述红外开关信号变为1，随动运动功能打开，***响应所述力传感器信号；
（2）力传感器信号处理：利用软件低通滤波滤除高频噪声后，使用阈值算法对所述力传感器信号进行修正，所述阈值算法具体包括以下步骤：分别为各方向的力及力矩设置零阈值a和阈值上限b，a和b为两个正实数，当所述力传感器接收到任一个方向的力或力矩信号绝对值小于a时，即认为所述方向上为零信号，所述C臂***停止相应的运动，当所述绝对值大于a时，所述C臂***响应所述方向上的操作，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为正时，令所述方向的力或力矩信号值为b，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为负时，令所述方向的力或力矩信号值为-b；
（3）坐标变换与导纳控制：设置力传感器坐标系和所述C臂***关节之间的坐标映射，通过所述坐标映射和力-速度之间的导纳控制，将力的作用反馈至所述C臂***的运动速度/角速度上；
（4）主动驱动元件驱动：由主动驱动元件驱动所述C臂***各关节运动，实现用户对所述辅助控制手柄以力或力矩形式施加的期望运动信息。
优选的，步骤（1）还包括在所述控制状态检测中设置一段时间的启动延迟。
优选的，步骤（2）还包括所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于a时，按如下设置对所述信号进行调节：当采集到的信号值为正时，将所述信号值减去a作为信号输出，当采集到的信号值为负时，将所述信号值加上a作为信号输出。
优选的，步骤（2）还包括将不引起误操作的最小的力或力矩设置为零阈值a，将所述C臂***随动运动的最大速度/角速度对应的力或力矩设置为阈值上限b。
优选的，所述步骤（2）根据各方向的力和力矩分别设置不同的零阈值和阈值上限。
具体的，步骤（3）包括以下步骤：
（31）：令世界坐标系为XYZ，力传感器坐标系为xyz，所述C臂***从基座到末端依次包括垂直升降、绕Z轴摆动、水平移动、绕水平移动轴线旋转和沿C形滑轨滑动五个自由度，设置所述力传感器坐标系和C臂***关节之间的坐标映射方案如下：所述力传感器的z向力矩始终对应所述C臂***沿C形滑轨的滑动，x向力矩始终对应所述C臂***绕水平移动轴线的旋转，x向力始终对应所述C臂***的水平移动，当绕水平移动轴线旋转时，若所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角小于或等于45度角，则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动，所述力传感器y向力对应所述C臂***的垂直升降，当所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角大于45度角时，则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***的垂直升降，所述力传感器的y向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动；
（32）按如下公式进行导纳控制：
其中，
表示期望速度/角速度，ka表示导纳增益，f表示力/力矩输入。
本发明实施例相对于现有技术有如下优点：
1、同时兼顾了主被动操作的优点，具备助力作用，使操作者只需施加很小的力即可灵活自然地操作C臂***精准的完成期望的运动和定位，提高了操作的灵活度，节省了定位所需时间。
2、辅助控制手柄的操作关联到C臂***的各个关节，操作时只需对手柄进行简单的操作便可完成各个关节的调整以满足拍摄或透视的需求。
3、辅助控制手柄安装在支臂上，一定程度上满足了操作的随动，起到模拟手动操作感觉的作用，并避免了C臂运转的大行程带来的操作不便。
4、辅助控制手柄上安装有红外开关，手柄的操作与红外开关的开启同步进行，防止了辅助控制手柄的误操作，操作简单方便，同时，使操作安全性和准确性得到较大的提高。
5、坐标映射方法可以有效的根据C臂的当前方位进行调整，保证随动运动控制始终有效和便利。
6、阈值算法可有效防止误操作，提高操作体验和C臂的可控性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的C臂***的示意图；
图2是本发明实施例提供的辅助控制手柄的结构图；
图3是本发明实施例提供的力传感器的连接示意图；
图4是图3所示力传感器的连接的另一视角的示意图；
图5是本发明实施例提供的控制方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的阈值算法作用效果图；
图7是本发明实施例提供的C臂***与世界坐标系Z轴夹角大于45°时的坐标***示意图；
图8是本发明实施例提供的C臂***与世界坐标系Z轴夹角小于等于45°时的坐标***示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，本发明实施例提供一种实现C臂***随动运动的控制装置，包括主动驱动元件、辅助控制手柄、红外开关和力传感器，所述C臂***的各个关节都安装有主动驱动元件，所述辅助控制手柄通过所述力传感器与所述C臂***连接，所述辅助控制手柄上设置有红外开关，在开启状态下，所述力传感器获取操作意图并将指令传达给各个关节的主动驱动元件，由所述主动驱动元件带动所述C臂***各个关节实现运动。
请参阅图1，本实施例中，所述C臂***结构由四部分组成，包括：X线***、C臂（1）、支臂（2）、移动机架（3）和提升机架（5），所述X线***包括分别固定于C臂（1）两端的X线光源（9）以及影像探测设备（6），影像探测设备为平板探测器，所述C臂***的几何中心与成像中心点（7）重合，C臂（1）与支臂（2）组成旋转滑动副，支臂（2）内安装有可驱动C臂（1）在槽内进行滑动的主动驱动元件，滑动范围为±95度，支臂（2）与移动机架（3）之间组成一个转动副，支臂（2）和C臂（1）可围绕移动机架（3）的末端进行±190度旋转，支臂（2）底部开有移动槽，可与支撑杆（4）组成一个移动副以及摆动副，支撑杆（4）在提升主动驱动元件的作用下可进行升降运动。
优选的，所述主动驱动元件为电动机，尤其是交流伺服电动机。
请参阅图2，本实施例中，所述辅助控制手柄采用中空式，操作时，四指放入中空槽内，握紧柄把（10），可方便的实现各个方向力或力矩的施加。所述辅助控制手柄通过所述力传感器与支臂（1）相连，位于所述支臂（1）靠近C臂（2）的一端，操作过程中随所述支臂（1）产生随动。
本发明实施例将辅助控制手柄的操作关联到C臂***的各个关节，操作时只需对手柄进行简单的操作便可完成各个关节的调整以满足拍摄或透视的需求。
本发明实施例将辅助控制手柄安装在支臂上，一定程度上满足了操作的随动，起到模拟手动操作感觉的作用，并避免了C臂运转的大行程带来的操作不便。考虑到实际中C臂机械***的差异，手柄的安装位置可视具体情况而定。
本发明实施例中采用中空式的控制手柄，当然，并不局限于本实施例，也可以采用其他不同形状的手柄，只要能够满足操作者的施力动作与红外开关的开启动作同步进行即可。
请一并参阅图3和图4，本实施例中，所述力传感器（15）安装于C臂***的支臂（2）内，传感器（15）的接收端通过螺纹联接（14）的方式与控制手柄的底端(11)固接于一体，考虑到实际操作过程中，为了避免控制手柄底端部（11）与支臂（2）端面不必要的摩擦，安装力传感器（15）接收端的时候，需凸出支臂（2）端面一小部分以留有部分间隙（16）。
优选的，所述力传感器为六维力传感器。
具体的，六维力传感器是智能机器人技术中常用的重要传感器，它能同时检测三维空间（笛卡尔坐标系）的全力信息，即三个力分量和三个力矩分量。本发明实施例运用六维力传感器来最终控制电机的运行，控制手柄（8）通过力传感器与支臂（1）相连。
具体的，所述辅助控制手柄上安装对射式红外光电开关，有发射、接收两个端，分别安装在所述辅助控制手柄中空槽的两侧内壁上，即控制手柄的底端部（11）以及柄把（10），当红外线经由发射端通过中空槽到达接收端时，所述接收端接收所述发射端释放的红外线，所述红外开关处于接通状态，实现所述力传感器的屏蔽；当所述红外开关接通线路因操作时手进入所述辅助控制手柄中空槽而受阻时，高电平信号输出并经由软件程序处理，所述力传感器感受所述辅助控制手柄施加的力信号并最终控制所述主动驱动元件的运转。因此，操作时，红外线路受阻，力传感器接收手柄施加的力信号并最终使电机驱动执行机构实现期望的运动。无操作情况下，力传感处于屏蔽状态，即使手柄受力C臂***也不会有任何动作。由于控制手柄与红外开关开启的同步动作，避免了在手柄施加很大的力后开关的突然开启导致C臂的突然加速以及控制手柄的意外碰撞导致电机的错误驱动。
因此，本发明实施例采用手柄的操作与红外开关的开启同步进行，防止了控制手柄的误操作，操作简单方便，同时，使操作安全性和准确性得到较大的提高。
优选的，所述辅助控制手柄外侧设置两个不同颜色的显示灯，显示所述红外开关是否处于接通状态。
具体的，如图2所示，控制手柄外侧设计红、绿两个LED显示灯（12、13），无操作的情况下红灯亮，当操作者进行动作时，绿灯显示。给操作者更加直观的感觉，而且医生能够及时得知红外开关是否存在故障。
本发明实施例控制手柄上采用的是对射式的红外开关，当然，亦可采用反射式的红外开关或者其他开关，只要能够控制力传感器的屏蔽状态即可。
本发明实施例的C臂通过六维力传感器和集成了红外开关的一体化控制手柄精确获取用户全方位操作意图，由电机驱动C臂各轴运动，模拟手动操作并发挥助力作用，使操作直观、轻便、精确和高效。
实施例二，请参阅图5，本发明实施例提供一种实现C臂***随动运动的控制方法，包括以下步骤：
（1）控制状态检测：检测辅助控制手柄的红外开关状态，当所述辅助控制手柄没有被握住时，所述红外开关信号为0，随动运动功能关闭，***不响应力传感器信号，C臂***保持静止，当所述辅助控制手柄被握住时，所述红外开关信号变为1，随动运动功能打开，***响应所述力传感器信号；
优选的，在所述控制状态检测中设置一段时间的启动延迟，比如1秒，即，所述红外开关被触发后需经过1秒后，***才开始响应所述力传感器信号。
（2）力传感器信号处理：利用软件低通滤波滤除高频噪声后，使用阈值算法对所述力传感器信号进行修正，阈值算法将不引起误操作的最小的力或力矩设置为零阈值a，，将C臂***随动运动的最大速度/角速度对应的力或力矩设置为阈值上限b，所述阈值算法具体包括以下步骤：
分别为各方向的力及力矩设置零阈值a和阈值上限b，a和b为两个正实数，当所述力传感器接收到任一个方向的力或力矩信号绝对值小于a时，即认为所述方向上为零信号，所述C臂***停止相应的运动；当所述绝对值大于a时，所述C臂***响应所述方向上的操作。
具体的，所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于a时，按如下设置对所述信号进行调节：当采集到的信号值为正时，将所述信号值减去a作为信号输出，当采集到的信号值为负时，将所述信号值加上a作为信号输出。
优选的，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为正时，令所述方向的力或力矩信号值为b，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为负时，令所述方向的力或力矩信号值为-b。
优选的，阈值算法中可针对各方向的力和力矩分别设置不同的阈值。
请参阅图6，可知，阈值算法可有效防止误操作，提高操作体验和C臂的可控性。
（3）坐标变换与导纳控制：设置力传感器坐标系和所述C臂***关节之间的坐标映射，通过所述坐标映射和力-速度之间的导纳控制，将力的作用反馈至所述C臂***的运动速度/角速度上。
具体的，步骤（3）包括以下步骤：
步骤（31），请一并参阅图7和图8，令世界坐标系为XYZ，力传感器坐标系为xyz，所述C臂***从基座到末端依次包括垂直升降、绕Z轴摆动、水平移动、绕水平移动轴线旋转和沿C形滑轨滑动五个自由度，设置所述力传感器坐标系和C臂***关节之间的坐标映射方案如下：所述力传感器的z向力矩始终对应所述C臂***沿C形滑轨的滑动，x向力矩始终对应所述C臂***绕水平移动轴线的旋转，x向力始终对应所述C臂***的水平移动，当绕水平移动轴线旋转时，若所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角小于或等于45度角（如图7所示），则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动，所述力传感器y向力对应所述C臂***的垂直升降，当所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角大于45度角时（如图8所示），则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***的垂直升降，所述力传感器的y向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动。
步骤（32）：按如下公式进行导纳控制：
其中，
表示期望速度/角速度，ka表示导纳增益，f表示力/力矩输入。
本发明实施例采用的坐标映射方法可以有效的根据C臂的当前方位进行调整，保证随动运动控制始终有效和便利。
（4）主动驱动元件驱动：由主动驱动元件驱动所述C臂***各关节运动，实现用户对所述辅助控制手柄以力或力矩形式施加的期望运动信息。
具体的，所述主动驱动元件是电动机。
优选的，所述主动驱动元件是交流伺服电动机，由电机控制***驱动各关节实现运动，从而使C臂末端实现用户对控制手柄以力和力矩形式施加的期望运动信息。
因此，本发明实施例提供的C臂的随动控制方法是在定义六维力传感器数据和末端执行器位置之间的坐标映射关系后，通过六维力传感器采集用户对控制手柄施加的外力和力矩，进一步经过滤波和阈值算法的处理来隔离因机器振动引入的噪声以及其他干扰信号，然后通过所定义的坐标映射关系，采用力-速度之间的导纳控制方法，将用户的操作意图转换为C臂末端的运动，运动速度大小和操作者对控制手柄施加的力与力矩大小成正比，然后由电机驱动机械载体实现期望运动，从而快捷而省力对C臂的运动进行控制。这也就使得C臂具有较好的操控性，从能够操作者带来更好、更有效的体验。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明公开的量纲和值不旨在被用于严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲和值旨在表述所述值以及围绕该值功能上等同的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种实现C臂***随动运动的控制装置，包括主动驱动元件、辅助控制手柄、红外开关和力传感器，其特征在于，所述C臂***的各个关节都安装有主动驱动元件，所述辅助控制手柄通过所述力传感器与所述C臂***连接，所述辅助控制手柄上设置有红外开关，在开启状态下，所述力传感器获取操作意图并将指令传达给各个关节的主动驱动元件，由所述主动驱动元件带动所述C臂***各个关节实现运动。
2.如权利要求1所述的一种实现C臂***随动运动的控制装置，其特征在于，所述C臂***结构由四部分组成，包括：X线***、C臂（1）、支臂（2）、移动机架（3）和提升机架（5），所述X线***包括X线光源（9）以及影像探测设备（6）分别固定于C臂（1）的两端，所述C臂***的几何中心与成像中心点（7）重合，C臂（1）与支臂（2）组成旋转滑动副，支臂（2）内安装有可驱动C臂（1）在槽内进行滑动的主动驱动元件，支臂（2）与移动机架（3）之间组成一个转动副，支臂（2）和C臂（1）可围绕移动机架（3）的末端进行旋转，支臂（2）底部开有移动槽，可与支撑杆（4）组成一个移动副以及摆动副，支撑杆（4）在提升主动驱动元件的作用下可进行升降运动。
3.如权利要求1或2所述的一种实现C臂***随动运动的控制装置，其特征在于，所述辅助控制手柄采用中空式，通过所述力传感器与支臂（1）相连，位于所述支臂（1）靠近C臂（2）的一端，操作过程中随所述支臂（1）产生随动。
4.如权利要求1或2所述的一种实现C臂***随动运动的控制装置，其特征在于，所述力传感器为六维力传感器，其感应端与所述辅助控制手柄末端采用外螺纹连接的方式安装固连。
5.如权利要求1或2所述的一种实现C臂***随动运动的控制装置，其特征在于，所述红外开关为对射式红外光电开关，有发射、接收两个端，分别安装在所述辅助控制手柄中空槽的两侧内壁上，当红外线经由发射端通过中空槽到达接收端时，所述接收端接收所述发射端释放的红外线，所述红外开关处于接通状态，实现所述力传感器的屏蔽；当所述红外开关接通线路因操作时手进入所述辅助控制手柄中空槽而受阻时，高电平信号输出并经由软件程序处理，所述力传感器感受所述辅助控制手柄施加的力信号并最终控制所述主动驱动元件的运转。
6.如权利要求5所述的一种实现C臂***随动运动的控制装置，其特征在于，所述辅助控制手柄外侧设置两个不同颜色的显示灯，显示所述红外开关是否处于接通状态。
7.一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）控制状态检测：检测辅助控制手柄的红外开关状态，当所述辅助控制手柄没有被握住时，所述红外开关信号为0，随动运动功能关闭，***不响应力传感器信号，C臂***保持静止，当所述辅助控制手柄被握住时，所述红外开关信号变为1，随动运动功能打开，***响应所述力传感器信号；
（2）力传感器信号处理：利用软件低通滤波滤除高频噪声后，使用阈值算法对所述力传感器信号进行修正，所述阈值算法具体包括以下步骤：分别为各方向的力及力矩设置零阈值a和阈值上限b，a和b为两个正实数，当所述力传感器接收到任一个方向的力或力矩信号绝对值小于a时，即认为所述方向上为零信号，所述C臂***停止相应的运动，当所述绝对值大于a时，所述C臂***响应所述方向上的操作，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为正时，令所述方向的力或力矩信号值为b，当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于(a+b)且信号值为负时，令所述方向的力或力矩信号值为-b；
（3）坐标变换与导纳控制：设置力传感器坐标系和所述C臂***关节之间的坐标映射，通过所述坐标映射和力-速度之间的导纳控制，将力的作用反馈至所述C臂***的运动速度/角速度上；
（4）主动驱动元件驱动：由主动驱动元件驱动所述C臂***各关节运动，实现用户对所述辅助控制手柄以力或力矩形式施加的期望运动信息。
8.如权利要求7所述的一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括以下步骤：
在所述控制状态检测中设置一段时间的启动延迟。
9.如权利要求7所述的一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，所述步骤（2）还包括以下步骤：
当所述力传感器接收到任一方向的力或力矩信号绝对值大于a时，按如下设置对所述信号进行调节：当采集到的信号值为正时，将所述信号值减去a作为信号输出；当采集到的信号值为负时，将所述信号值加上a作为信号输出。
10.如权利要求7或9所述的一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，所述步骤（2）还包括以下步骤：
将不引起误操作的最小的力或力矩设置为零阈值a，将所述C臂***随动运动的最大速度/角速度对应的力或力矩设置为阈值上限b。
11.如权利要求7或9所述的一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，所述步骤（2）根据各方向的力和力矩分别设置不同的零阈值和阈值上限。
12.如权利要求7所述的一种实现C臂***随动运动的控制方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括以下步骤：
（31）：令世界坐标系为XYZ，力传感器坐标系为xyz，所述C臂***从基座到末端依次包括垂直升降、绕Z轴摆动、水平移动、绕水平移动轴线旋转和沿C形滑轨滑动五个自由度，设置所述力传感器坐标系和C臂***关节之间的坐标映射方案如下：所述力传感器的z向力矩始终对应所述C臂***沿C形滑轨的滑动，x向力矩始终对应所述C臂***绕水平移动轴线的旋转，x向力始终对应所述C臂***的水平移动，当绕水平移动轴线旋转时，若所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角小于或等于45度角，则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动，所述力传感器y向力对应所述C臂***的垂直升降，当所述C臂***平面与世界坐标系Z轴夹角大于45度角时，则将所述力传感器的z向力对应所述C臂***的垂直升降，所述力传感器的y向力对应所述C臂***绕Z轴的摆动；
（32）按如下公式进行导纳控制：
其中，表示期望速度/角速度，ka表示导纳增益，f表示力/力矩输入。
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