[发明专利]手术机器人及其控制方法、控制装置

说明书

本发明涉及一种手术机器人及其控制方法、控制装置。该控制方法包括：获取末端器械的当前位置，并初始化目标位置和指令位置为当前位置；获取末端器械的增量位置；根据增量位置更新目标位置；在目标位置没有达到末端器械的位置限位时，更新指令位置为目标位置，并计算相邻时刻指令位置之间的位置偏差；在位置偏差达到位置偏差阈值时，修正指令位置获得使位置偏差减小的修正指令位置；控制第一部分运动以使末端器械运动至修正指令位置。该控制方法能够减小甚至避免末端器械在受控运动过程中存在的位置跳变的问题，进而可确保手术被可靠实施。

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其控制方法、控制装置。

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。手术机器人包括主操作台及从操作设备，从操作设备包括多个操作臂，这些操作臂包括具有图像末端器械的相机臂及具有操作末端器械的手术臂。主操作台包括显示器及手柄。医生在显示器显示的由相机臂提供的视野下操作手柄控制相机臂或手术臂运动。

在控制末端器械运动的过程中，由于操作臂中末端器械当前执行的指令位置可能与期望执行的目标位置存在较大的位置偏差，因而末端器械在受控过程中容易出现位置跳变的问题，这样不被期望的问题的发生容易对手术造成不利影响。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够减小或避免末端器械在受控运动过程中存在的位置跳变的问题的手术机器人及其控制方法、控制装置。

一方面，本发明提供了一种的控制方法，所述手术机器人包括驱动臂以及操纵所述驱动臂中第一部分远端位姿变化的运动输入设备，所述第一部分远端具有末端器械，所述控制方法包括如下步骤：获取所述末端器械的当前位置，并初始化目标位置和指令位置为所述当前位置，所述目标位置为期望所述末端器械达到的位置，所述指令位置为所述末端器械实际执行的位置；获取所述末端器械的增量位置；根据所述增量位置更新所述目标位置；在更新后的所述目标位置没有达到所述末端器械的位置限位时，更新所述指令位置为更新后的所述目标位置，并计算相邻时刻所述指令位置之间的位置偏差；在所述位置偏差达到位置偏差阈值时，修正更新后的所述指令位置获得使所述位置偏差减小的修正指令位置；控制所述第一部分运动以使所述末端器械运动至所述修正指令位置。

其中，所述控制方法还包括：在更新后的所述目标位置达到所述末端器械的位置限位时，停止更新所述指令位置。

其中，所述控制方法还包括：在所述位置偏差低于所述位置偏差阈值时，控制所述第一部分运动以使所述末端器械运动至更新后的所述指令位置。

其中，修正更新后的所述指令位置获得使所述位置偏差减小的修正指令位置的步骤具体为：根据所述位置偏差的一定比例值对更新前的所述指令位置及/或更新后的所述目标位置进行修正从而获得所述修正指令位置。

其中，修正更新后的所述指令位置获得使所述位置偏差减小的修正指令位置的步骤包括：获取所述末端器械在更新前的所述指令位置的第一运动状态及在更新后的所述目标位置的第二运动状态；根据所述第一运动状态及所述第二运动状态规划所述末端器械的第一运动轨迹；对所述第一运动轨迹进行时间分割插补获得所述修正指令位置。

其中，所述第一运动状态包括所述末端器械在更新前的所述指令位置的位置、速度及加速度，所述第二运动状态包括所述末端器械在更新后的所述目标位置的位置、速度及加速度。

其中，所述第一运动轨迹是S曲线、三次曲线或五次曲线。