[发明专利]手术机器人及末端器械的控制方法、控制装置、存储介质

说明书

本发明涉及一种手术机器人及末端器械的控制方法、控制装置、存储介质。该方法包括：结合分解获得的各组位姿信息集合计算机械臂远端的第一目标位姿信息、图像末端器械的第二目标位姿信息、各受控操作末端器械的第三目标位姿信息及各受控操作末端器械的第四目标位姿信息；在各目标位姿信息均有效时，根据第一目标位姿信息控制机械臂运动，根据第二目标位姿信息控制图像末端器械对应的操作臂运动以使图像末端器械保持于当前位姿，根据各第三目标位姿信息控制对应受控操作末端器械的操作臂运动，根据各第四目标位姿信息控制对应非受控操作末端器械的操作臂运动。本发明有利于术中在保持视野不变的前提下，扩大操作末端器械的操作空间。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种手术机器人及末端器械的控制方法、控制装置、存储介质。

背景技术

微创手术是指利用腹腔镜、胸腔镜等现代医疗器械及相关设备在人体腔体内部施行手术的一种手术方式。相比传统手术方式微创手术具有创伤小、疼痛轻、恢复快等优势。

随着科技的进步，微创手术机器人技术逐渐成熟，并被广泛应用。微创手术机器人通常包括主操作台及从操作设备，主操作台包括手柄，医生通过操作手柄向从操作设备发送控制命令，从操作设备包括机械臂及安装于机械臂远端的多个操作臂，操作臂具有末端器械，在工作状态时，末端器械跟随手柄移动，以实现远程手术操作。

末端器械包括提供手术视野的图像末端器械及执行手术操作的操作末端器械，常期望手术时在固定视野下为操作末端器械提供更大的运动范围(即操作空间，亦可理解为灵活性)，但由于受限于操作臂自身运动范围较小，可以考虑结合机械臂的运动来扩大其运动范围。然而，机械臂远端位姿的改变又容易导致不期望的视野发生改变的问题，可能影响手术安全性。

发明内容

基于此，有必要提供一种可扩大操作末端器械运动范围的同时保持视野不变的手术机器人及末端器械的控制方法、控制装置、存储介质。

一方面，提供一种手术机器人中末端器械的控制方法，所述控制方法包括：获取步骤，获取各所述受控操作末端器械的初始目标位姿信息；分解步骤，分解各所述初始目标位姿信息分别获得一组位姿信息集合，每组所述位姿信息集合包括所述机械臂远端在第一坐标系的第一分量目标位姿信息及所述受控操作末端器械在第二坐标系的第二分量目标位姿信息，第一坐标系指所述机械臂的基坐标系，第二坐标系指所述机械臂的工具坐标系；第一判断步骤，对各组所述位姿信息集合的有效性进行判断；计算步骤，在至少有一组所述位姿信息集合有效、且在所述图像末端器械及各所述非受控操作末端器械均保持于当前位姿的条件下，结合各组所述位姿信息集合计算所述机械臂远端在第一坐标系的第一目标位姿信息、所述图像末端器械在第二坐标系的第二目标位姿信息、各所述受控操作末端器械分别在第二坐标系的第三目标位姿信息及各所述非受控操作末端器械分别在第二坐标系的第四目标位姿信息；第二判断步骤，对所述第一至第四目标位姿信息的有效性进行判断；控制步骤，在所述第一至第四目标位姿信息均有效时，根据所述第一目标位姿信息控制所述机械臂运动以使所述机械臂远端到达对应的目标位姿，根据所述第二目标位姿信息控制所述图像末端器械对应的操作臂运动以使所述图像末端器械保持于当前位姿，根据各所述第三目标位姿信息控制对应所述受控操作末端器械的操作臂运动以使所述受控操作末端器械到达对应的目标位姿，并根据各所述第四目标位姿信息控制对应于所述非受控操作末端器械的操作臂运动以使各所述非受控操作末端器械保持于当前位姿。

其中，所述受控操作末端器械为一个，且所述位姿信息集合有效时，所述计算步骤包括：在所述机械臂远端到达与所述第一分量目标位姿信息对应的目标位姿的条件下，换算所述图像末端器械的当前位姿信息获得其在第二坐标系的目标位姿信息，并换算各所述非受控操作末端器械的当前位姿信息获得其在第二坐标系的目标位姿信息；将所述第一分量目标位姿信息赋值成所述第一目标位姿信息，将所述图像末端器械在第二坐标系的目标位姿信息赋值成所述第二目标位姿信息，将所述第二分量目标位姿信息赋值成所述第三目标位姿信息，将各所述非受控操作末端器械在第二坐标系的目标位姿信息赋值成相应所述非受控操作末端器械的第四目标位姿信息。