[发明专利]内窥镜手术控制系统

权利要求书

1.一种内窥镜手术控制系统，其特征在于，包括：至少一个机械臂、至少一个内窥镜、至少一个手术器械、至少一个操作手柄、至少一个定位标记、至少一个定位设备和主控制器；其中，

至少有一个机械臂安装有内窥镜；

至少有一个机械臂安装有手术器械；

所述操作手柄由医生操作；

所述定位标记刚性连接于被测对象，用于获得被测对象的当前位姿，所述被测对象为内窥镜、手术器械和操作手柄；

所述定位设备通过定位标记获得被测对象的当前位姿，并传输至主控制器；

主控制器，用于根据操作手柄的当前位姿，计算手术设备的目标位姿，驱动机械臂控制手术设备到达目标位姿；判断手术设备的当前位姿与目标位姿是否一致，若是，停止驱动，其中，手术设备为内窥镜和手术器械。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂使用被动远程不动点或混合远程不动点的方式控制手术设备，其中混合远程不动点包括混合远程的主动不动点和混合远程的被动不动点；

所述机械臂具有7自由度，

所述机械臂包括顺序连接的第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节、第六关节和第七关节，其中，第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第七关节为能够主动转动的主动关节、第五关节、第六关节为只能随动的被动关节；

第五关节、第六关节正交；第五关节、第六关节和第七关节交于一点。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂使用虚拟远程不动点的方式控制手术设备；

机械臂具有至少6个能够主动运动的自由度。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述操作手柄设置有位姿离合器；

定位设备用于在操作手柄的位姿离合器处于开时，主动捕获该操作手柄上的定位标记。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，机械臂安装于手术床边导轨上；或机械臂固定于手术床上。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内窥镜和手术器械能够拆卸并独立使用。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，主控制器还用于：

在手术之前，标定机械臂的RCM位置；

根据机械臂的RCM位置，确定机械臂基座的相对位置，完成手术前标定。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，主控制器还用于：

通过机械臂基座的相对位置，计算手术设备末端的当前位姿；

判断手术设备末端的当前位姿与目标位姿是否一致。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，主控制器具体用于：

采用如下步骤通过机械臂基座的相对位置，计算手术设备末端的当前位姿：

获得通过机械臂主动关节的编码器计算得到的机械臂末端的位置；

获得根据手术前标定时测得的手术设备进入点的位置；

根据机械臂基座的相对位置、机械臂末端的位置、手术设备进入点的位置，计算得到手术设备的整体位姿；

获得通过手术设备内部主动关节的编码器计算得到的手术设备末端相对于手术设备整体的位姿；

叠加手术设备的整体位姿与手术设备末端相对于手术设备整体的位姿，获得手术设备末端的当前位姿。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，主控制器具体用于：

采用如下的机械测量法确定机械臂基座的相对位置：

确定所有机械臂均能到达的至少一个点，作为机械臂相对位置的测量点；

在各个机械臂到测量点后，记录机械臂的当前位姿，其中，各个机械臂是拖动到上述测量点的；

通过各机械臂的内置传感器，根据机械臂的当前位姿，逆推出相对上述测量点的各机械臂基座的相对位置。